Faits: A. A._ travaillait en qualité de soudeur pour l'entreprise X._ SA. A ce titre, il était assuré contre le risque d'accidents auprès de la Caisse nationale suisse d'assurance en cas accidents (CNA). Le 7 juin 2005, alors qu'il roulait à moto, il a été renversé sur la chaussée par un véhicule effectuant une manoeuvre imprudente. En chutant, il a subi une fracture ouverte du tibia droit. Transporté à l'hôpital Y._, il a subi le même jour un para-drainage des plaies et un enclouage centro-médullaire verrouillé du tibia droit. La CNA a pris en charge le cas. Par la suite, d'autres interventions ont été nécessaires, soit notamment une dynamisation proximale du clou le 5 octobre 2005 ainsi que l'ablation du clou tibial, une cure de pseudarthrose, une réostéosynthèse par plaque et une greffe de substitut osseux le 15 février 2006. Le 12 octobre 2006, l'assuré a été opéré par le docteur C._, chef de clinique à la clinique de chirurgie orthopédique de l'hôpital Z._. L'intervention a consisté en une ablation de la plaque, une cure de pseudarthrose avec réostéosynthèse par plaque et une greffe spongieuse du tibia droit à la crête iliaque. L'assuré a déposé, le 7 août 2006, une demande de prestations auprès de l'Office de l'assurance-invalidité pour le canton de Vaud (ci-après: l'OAI). A._ a séjourné à la Clinique W._ du 28 août au 16 octobre 2007. Dans leur rapport du 31 octobre 2007, les médecins ont noté, outre les séquelles somatiques de l'accident, un trouble dépressif majeur (état actuel moyen). Ils ont considéré que la situation n'était pas encore stabilisée et conclu à une incapacité de travail de 100 %. Dans un rapport du 27 novembre 2007, le docteur C._ a indiqué, en se fondant sur une radiographie de la jambe droite, que la fracture était consolidée, sans déplacement secondaire. Après avoir examiné l'assuré le 21 janvier 2008, le docteur O._, médecin d'arrondissement de la CNA, a préconisé un nouveau séjour à la Clinique W._ pour un réentraînement à l'effort et une évaluation professionnelle. Dans l'intervalle, une incapacité de travail totale devait être reconnue. A._ a séjourné à la Clinique W._ du 12 mars au 16 mai 2008. Dans leur rapport du 4 juin 2008, les médecins ont retenu un trouble dépressif récurrent, épisode actuel moyen. Il était précisé qu'un traitement de Remeron avait été introduit durant le séjour et bien supporté. La poursuite d'un suivi psychothérapeutique spécialisé n'était cependant pas prescrite. L'évaluation des capacités fonctionnelles avait permis de conclure à une incapacité de travail totale dans l'ancienne activité de soudeur. En revanche, une pleine capacité de travail était reconnue dans une activité adaptée. Durant la phase I, l'assuré s'était montré très motivé et avait fait preuve d'une bonne capacité d'adaptation. Les limitations étaient le port de charges lourdes, le travail en position accroupie ou à genoux, le travail nécessitant une marche en terrain irrégulier ou la montée ou descente d'escaliers de manière répétée, ainsi que les longs déplacements à pied. Ayant revu l'assuré le 28 août 2008, le docteur O._ a conclu à une capacité de travail entière dans une activité respectant les limitations fonctionnelles de l'intéressé, à savoir le port de charges de plus de 10 kg, la station debout prolongée et les longs trajets. Le docteur O._ a estimé le taux de l'atteinte à l'intégrité à 12,5 %, la situation correspondant à une perte fonctionnelle de 25 % du membre inférieur gauche (recte: droit). Par décision du 11 mars 2009, l'OAI a alloué à l'assuré une rente entière d'invalidité du 1 er juin 2006 au 31 août 2008. Par décision du 13 mars 2009, la CNA a mis fin au paiement des soins médicaux et de l'indemnité journalière avec effet au 30 avril 2009. Elle a alloué une indemnité pour atteinte à l'intégrité de 12,5 %, soit un montant de 13'350 fr. L'assuré a formé opposition à cette décision le 23 avril 2009. Par une nouvelle décision du 19 août 2009, la CNA a confirmé sa décision du 13 mars 2009. Elle a cependant accepté la prise en charge d'un médicament, de consultations espacées auprès du médecin traitant de l'assuré ainsi que de chaussures orthopédiques. Elle a nié le droit à une rente, estimant que l'assuré pouvait travailler à 100 % dans une activité adaptée. Se fondant sur cinq descriptions de postes de travail (DPT), elle a retenu que l'assuré pouvait réaliser un gain mensuel moyen de 4'389 fr. Après comparaison de ce montant avec le revenu que l'assuré aurait réalisé en continuant à travailler au sein de la société X._ SA, soit 4'200 fr. par mois, elle a constaté que la perte de gain n'atteignait pas 10 %. B. L'assuré a recouru contre cette décision devant la Cour des assurances sociales du Tribunal cantonal du canton de Vaud. A l'appui de son recours, il a produit un rapport (du 30 septembre 2009) du docteur M._, médecin adjoint au Département de l'appareil locomoteur du Centre hospitalier V._. Le juge instructeur a versé à la cause le dossier constitué par l'assurance-invalidité ainsi que d'autres pièces produites ultérieurement, à savoir les avis médicaux des docteurs R._ et U._, médecins auprès du Service médical régional de l'AI, des 27 janvier et 30 septembre 2010, ainsi qu'un rapport du docteur M._, du 9 août 2010. Par jugement du 19 mars 2012, la Cour des assurances sociales du Tribunal cantonal du canton de Vaud a confirmé la décision de l'OAI du 11 mars 2009. Par jugement du même jour, la juridiction cantonale a rejeté le recours contre la décision de la CNA (cause AA 112/09). C. A._ interjette un recours en matière de droit public contre ce dernier jugement dont il demande l'annulation. Il conclut à l'octroi d'indemnités journalières ainsi qu'à la prise en charge du traitement médical avec effet rétroactif au 1 er mai 2009, son droit à une rente d'invalidité ainsi qu'à une indemnité pour atteinte à l'intégrité étant réservés, le tout sous suite de frais et dépens. La CNA conclut au rejet du recours. L'Office fédéral de la santé publique a renoncé à déposer des observations. D. Par arrêt de ce jour, le Tribunal fédéral a rejeté le recours de l'assuré contre le jugement cantonal du 19 mars 2012 en matière d'assurance-invalidité (8C_378/2012).