Faits: A. A.a De 2002 à 2010, A._, avocat à Bruxelles, a été le conseil des époux X._ dans le cadre d'un litige les opposant à la succession de D._, dessinateur connu sous le nom de "....", en relation notamment avec le mandat d'exécuteurs testamentaires que celui-ci leur avait confié et avec des sociétés qu'ils avaient reçu le mandat de créer et/ou d'administrer, en Suisse et offshore, afin d'exploiter les droits de propriété intellectuelle et les droits commerciaux liés notamment au personnage et à la série de bandes dessinées E._ ainsi qu'aux produits dérivés. Après avoir demeuré à F._, les époux X._ sont domiciliés en Belgique depuis le 18 septembre 2010. A.b Le 17 octobre 2007, A._ a adressé aux époux X._ une note d'honoraires pour les "devoirs accomplis depuis le 1er janvier 2005", dans l'affaire "D._ - Collège du droit moral", d'un montant de xxxx euros. Le 4 mai 2010, il a établi une note d'honoraires d'un montant de xxxx euros, pour la période du 1er septembre 2008 au 15 avril 2010 dans l'affaire "succession D._". Le 2 mars 2011, il a établi une note d'honoraires d'un montant de xxxx euros pour la période du 16 avril 2010 au 28 février 2011 et une note de "fee de résultat compte tenu du caractère entièrement satisfactoire de celui-ci pour ne pas dire inespéré" de xxxx fr. B. B.a Le 7 juillet 2011, A._, invoquant l'art. 271 al. 1 ch. 4 LP, a requis du Juge de paix du district de Nyon le séquestre d'un immeuble dont les époux X._ sont propriétaires à F._ ainsi que de tous les avoirs qu'ils détiendraient auprès de certaines banques en Suisse, à concurrence des montants de xxxx fr. (contre-valeur de xxxx euros au cours de 1,2065), plus intérêts à 5% l'an dès le 17 octobre 2007, xxxx fr. (contre-valeur de xxxx euros au cours de 1,2065), plus intérêt à 5% l'an dès le 4 mai 2010, xxxx fr. (contre-valeur de xxxx euros au cours de 1,2065), plus intérêts à 5% l'an dès le 2 mars 2011, et xxxx fr., plus intérêt à 5% l'an dès le 2 mars 2011. En substance, le requérant a allégué avoir déployé de manière ininterrompue entre les mois de mars 2002 et décembre 2010 une activité de conseil et judiciaire dans divers domaines du droit suisse et international, notamment des procédures en Belgique, la négociation d'une transaction réglant les modalités de liquidation des rapports contractuels et patrimoniaux entre ses clients et la succession D._, due diligence lors de la vente de trois sociétés en Suisse (G._ SA, H._ SA et I._ SA) et la négociation des conditions de restitution des titres et avoirs de sociétés offshore. Au sujet du résultat du mandat, il a allégué que le litige opposant ses clients à la succession D._ avait abouti au mois de novembre 2009 à la signature et à l'exécution d'une transaction extrajudiciaire globale liquidant les rapports contractuels et patrimoniaux entre les parties, par laquelle ses clients avaient obtenu en substance une rémunération nette et d'autres avantages - notamment la renonciation par la succession à leur réclamer divers remboursements - de l'ordre de xxxx fr. Par ordonnance du 11 juillet 2011, le Juge de paix du district de Nyon a ordonné contre les époux X._, pour les créances invoquées fondées sur les notes d'honoraires des 17 octobre 2007, 4 mai 2010 et 2 mars 2011, le séquestre de l'immeuble situé sur la commune de F._, parcelle RF xxx, ainsi que de l'ensemble des meubles le garnissant et des véhicules automobiles sis sur la parcelle, et de tous avoirs, espèces, valeurs, titres, créances et autres biens en comptes, dépôts ou coffres-forts détenus par l'un des débiteurs désignés ou par les deux auprès de trois banques suisses, le cas de séquestre étant celui de l'art. 271 al. 1 ch. 4 LP, et astreint le créancier à verser la somme de xxxx fr. à titres de sûretés. B.b Les époux X._ ont formé une opposition au séquestre, en soutenant en substance que la prétendue créance d'honoraires n'avait pas de lien suffisant avec la Suisse, leur avocat belge ayant été principalement actif en Belgique. Par prononcé du 14 octobre 2011, le Juge de paix du district de Nyon a rejeté l'opposition. En substance, s'agissant du lien suffisant de la créance avec la Suisse, il a considéré que cette exigence n'était pas opposable à un créancier domicilié sur le territoire d'un Etat partie à la Convention de Lugano et que, au demeurant, les séquestrés étaient établis en Suisse durant la quasi-totalité du mandat, que leur société J._ SA, également visée par les différentes procédures dans le cadre du litige relatif à la succession D._, avait son siège à Genève et que le séquestrant avait fait de nombreux déplacements en Suisse, où le closing avait été signé, auprès d'une banque suisse. B.c Par acte du 5 mars 2012, les époux X._ ont formé un recours contre ce prononcé, concluant à sa réforme en ce sens que l'opposition au séquestre est admise, l'ordonnance de séquestre annulée et le séquestre levé. Par arrêt du 13 juillet 2012, la Cour des poursuites et faillites du Tribunal cantonal vaudois a admis le recours et annulé l'ordonnance de séquestre. C. Par acte posté le 15 août 2012, A._ exerce un recours en matière civile contre cet arrêt. Il conclut à sa réforme, en ce sens que l'opposition des époux X._ est rejetée et que l'ordonnance de séquestre du 11 juillet 2011 est confirmée. En substance, il invoque l'arbitraire (art. 9 Cst.) dans l'application de l'art. 1 du Traité d'établissement du 4 juin 1887 entre la Suisse et la Belgique (RS 0.142.111.721), dans l'application de l'art. 271 al. 1 ch. 4 LP ainsi que dans l'établissement des faits pertinents pour appliquer cette dernière disposition. Invités à déposer leurs observations, les intimés ont conclu au rejet du recours, alors que l'autorité cantonale s'est référée aux considérants de son arrêt. Par acte du 15 mars 2013, le recourant a spontanément répliqué et a maintenu ses conclusions. D. Par ordonnance du 12 septembre 2012, l'effet suspensif a été attribué au recours.