Sachverhalt: A. A.a Der 1966 geborene D._ meldete sich am 3. März 2003 unter Hinweis auf die gesundheitlichen Folgen eines am 18. Juli 2002 erlittenen Verkehrsunfalles (Schleudertrauma, Kopfschmerzen, Schmerzen im Rücken und Nacken, Vergesslichkeit, Müdigkeit) zum Leistungsbezug bei der Invalidenversicherung an. Die IV-Stelle des Kantons Solothurn sprach dem Versicherten in der Folge, u.a. gestützt auf einen Bericht der Rehaklinik E._ vom 30. September 2003, eine vom 1. Juli bis 31. Oktober 2003 befristete ganze Rente samt Zusatz- und Kinderrenten zu (in Rechtskraft erwachsene Verfügung vom 29. September 2004). A.b Am 20. November 2008 wurde D._ erneut bei der IV-Stelle vorstellig und machte eine Verschlechterung seines Gesundheitszustandes geltend. Nach Durchführung eines mehrwöchigen Belastbarkeitstrainings holte die Verwaltung diverse medizinische Auskünfte ein (u.a. Gutachten der Abklärungsstelle X._ vom 27. April 2010, Bericht des Regionalen Ärztlichen Dienstes [RAD] vom 18. August 2010), auf deren Basis sie das Rentenersuchen mangels veränderten Krankheitsbildes abschlägig beschied (Vorbescheid vom 18. Oktober 2010, Verfügung vom 7. Juli 2011). B. Die dagegen erhobene Beschwerde wies das Versicherungsgericht des Kantons Solothurn mit Entscheid vom 15. August 2012 ab. C. D._ lässt Beschwerde in öffentlich-rechtlichen Angelegenheiten führen und beantragen, in Aufhebung des vorinstanzlichen Entscheids sei ihm eine seinem Invaliditätsgrad entsprechende Rente zuzusprechen, eventualiter sei das Verfahren an die IV-Stelle zurückzuweisen, damit sie neu verfüge. Ferner sei ihm die unentgeltliche Rechtspflege (Prozessführung, Verbeiständung) zu gewähren. Die kantonalen Akten wurden eingeholt. Auf einen Schriftenwechsel wurde verzichtet.