Faits: A. Par demande du 30 septembre 2005, B._, a sollicité l'octroi de prestations de l'assurance-invalidité auprès de l'Office de l'assurance-invalidité pour le canton de Vaud (ci-après: l'office AI) en raison de lésions consécutives à une chute survenue le 24 juillet 2003. Le cas avait alors été pris en charge par la Caisse nationale suisse d'assurance en cas d'accidents (CNA) qui avait notamment envoyé l'assurée auprès de la Clinique X._ pour y être examinée. Entre autres mesures d'instruction, l'office AI a requis le dossier de la CNA et mandaté le Centre Y._ pour examiner l'assurée. Dans leur rapport du 11 janvier 2008, les docteurs S._, spécialiste FMH en rhumatologie, R._, spécialiste FMH en psychiatrie et psychothérapie, et H._, spécialiste FMH en neurologie, ont diagnostiqué des lombalgies chroniques, des troubles sensitifs lombosacrés sans explication somatique objectivable, et une dysthymie. Ils ont conclu que ces affections ne se répercutaient pas sur la capacité de travail au moment de l'examen mais ont admis l'existence d'incapacités de travail successives depuis la date de l'accident jusqu'au 31 janvier 2007. Ces conclusions ont été contestées par le docteur O._, spécialiste FMH en psychiatrie et psychothérapie, et médecin traitant de l'assurée (cf. avis du 18 août 2008). Par décision du 19 mai 2009, l'office AI a reconnu à B._ le droit à une rente entière d'invalidité du 1er septembre 2004 au 30 avril 2007 mais l'a nié au-delà de cette date, l'état de santé de l'assurée s'étant amélioré à partir du 1er février 2007. B. B._ a déféré cette décision au Tribunal cantonal du canton de Vaud, Cour des assurances sociales, qui l'a déboutée par jugement du 23 janvier 2012. C. La prénommée interjette un recours en matière de droit public contre ce jugement dont elle demande l'annulation. Elle conclut au renvoi de la cause à l'administration pour complément d'instruction, sous suite de frais et dépens. Le Tribunal fédéral renonce à ordonner un échange d'écritures.