Faits: A. Par contrat des 9 et 27 janvier 1997, Z._ a remis à bail à H.X._ et F.X._ (ci-après: les locataires), un appartement de cinq pièces au cinquième étage d'un immeuble sis quai V._ à Genève. Conclu pour une durée d'une année du 1er février 1997 au 31 janvier 1998, le contrat se renouvelait ensuite tacitement, sauf congé donné avec un préavis de trois mois pour la fin d'un mois, à l'exception du mois de décembre. Le 16 juin 1997, A._, C._ et B._ (ci-après: les bailleurs) ont acquis la propriété de l'immeuble. A l'occasion d'une majoration de loyer au 1er mars 2002, une nouvelle échéance de bail a été fixée au 28 février 2007, selon avis du 18 janvier 2002. Le loyer annuel a été fixé en dernier lieu à 29'976 fr. (soit un loyer mensuel de 2'498 fr.) dès le 1er mars 2005, les provisions pour charges étant de 1'620 fr. par an (soit 135 fr. par mois). Le 4 mai 2005, les locataires ont présenté une demande de location pour un appartement de sept pièces et demie au troisième étage d'un immeuble sis avenue W._ à Genève. Ils ont indiqué comme motifs que leur appartement était trop petit et que leurs deux enfants avaient besoin de chambres plus grandes. Le 15 mai 2005, ils ont conclu pour cet appartement un contrat de bail de cinq ans, prenant effet au 1er juin 2005 avec échéance au 31 mai 2010, renouvelable ensuite tacitement de cinq ans en cinq ans. Le loyer initial, charges non comprises, a été fixé à 36'000 fr. par an (soit 3'000 fr. par mois). Le 8 juin 2005, les locataires ont sous-loué, à compter du 15 juin 2005, l'appartement du quai V._ à H.Y._ et F.Y._ (ci-après: les sous-locataires). Le bail a été conclu pour une durée d'un an, huit mois et quinze jours, avec échéance au 28 février 2007. Il était ensuite renouvelable tacitement d'année en année. Le loyer mensuel a été convenu au même montant (soit 2'498 fr.) que celui du bail principal. Aux provisions pour charges de 1'620 fr. par an (soit 135 fr. par mois) a été ajoutée une somme de 120 fr. par an (soit 10 fr. par mois) sous une rubrique "électricité". Les sous-locataires se sont engagés à fournir une garantie de 7'929 fr. correspondant à trois mois de loyer et de charges (soit 2'498 fr. + 135 fr. + 10 fr. = 2'643 fr. x 3). Par courrier daté du 10 juin 2005 et remis à la Poste le 13 juin 2005, les locataires ont informé les bailleurs qu'ils entendaient sous-louer l'appartement du quai V._ et ont sollicité leur "accord de principe" à la sous-location. Ils ont joint en annexe une copie du contrat de sous-location, accompagnée de la formule officielle d'avis de fixation de loyer, ainsi que des copies des dernières fiches de salaire des sous-locataires et des attestations de l'office des poursuites les concernant. Par lettre du 16 juin 2005, les bailleurs ont requis des locataires qu'ils leur indiquent la période pour laquelle ils souhaitaient obtenir l'autorisation de sous-louer ainsi que le motif de la demande de sous-location et qu'ils confirment que le bail du 8 juin 2005 était le seul document contractuel qui les liaient aux sous-locataires. En réponse, le 30 juin 2005, les locataires ont précisé que le but de la sous-location était "de répondre à des impératifs familiaux temporaires" et qu'ils comptaient, à terme, emménager à nouveau dans l'appartement du quai V._. Une première période de sous-location avait été fixée à l'échéance du bail, soit le 28 février 2007, avec la possibilité envisagée de la prolonger d'une année supplémentaire, le temps pour les sous-locataires de trouver et faire construire l'objet immobilier qu'ils souhaitaient acquérir. Les locataires ont confirmé que le bail de sous-location constituait le seul document contractuel entre les parties. Par courrier du 20 juillet 2005 adressé au quai V._, les bailleurs ont prié les locataires de préciser quels étaient les "impératifs familiaux" qui motivaient la demande de sous-location et à expliquer en quoi ils se modifieraient de manière à leur permettre de réintégrer l'appartement. Les bailleurs souhaitaient connaître la date du réemménagement. Par lettres du 17 octobre 2005 adressée au quai V._ - que les locataires ont allégué ne pas avoir reçue - et du 26 octobre 2005 adressée à l'avenue W._, les bailleurs, se référant à leur courrier du 20 juillet 2005 resté sans réponse, ont fait savoir aux locataires que les "impératifs familiaux temporaires" ne constituaient pas une motivation satisfaisante et les ont invités à transmettre toutes les informations/précisions utiles à l'appréciation du cas. Par réponse du 7 novembre 2005 - que les bailleurs allèguent ne pas avoir reçue -, les locataires ont expliqué avoir pris à bail un appartement plus spacieux pour répondre aux besoins de leurs enfants, âgés de huit et dix ans. Ils ont estimé le délai pour réintégrer l'appartement à cinq ans environ; ils envisageaient en effet à cette date d'envoyer les enfants au collège en Allemagne. Ils emménageraient à ce moment à nouveau dans l'appartement, dont le loyer était moins cher, qu'ils appréciaient en raison de la vue et de sa proximité du centre ville. Par courrier du 15 décembre 2005, les bailleurs, faisant état des lettres des 20 juillet et 17 octobre 2005 demeurées sans réponse, ont refusé l'autorisation de sous-location aux motifs qu'ils avaient été mis devant le fait accompli et que la sous-location revenait à un transfert déguisé de bail. En conséquence, ils résiliaient le bail pour son échéance contractuelle du 28 février 2007. B. Le 13 janvier 2006, les locataires ont saisi la Commission de conciliation en matière de baux et loyers du canton de Genève d'une requête en constatation du caractère injustifié du refus d'autorisation de sous-location et en contestation du congé, dans laquelle ils concluaient à l'annulation de la résiliation, subsidiairement à la prolongation du bail. Par décision du 26 juin 2006, cette autorité a validé le congé et refusé une prolongation de bail. Saisi par les locataires et statuant par jugement du 24 janvier 2008, le Tribunal des baux et loyers du canton de Genève a déclaré valable la résiliation du bail au 28 février 2007 de l'appartement sis V._ et débouté les parties de toutes autres conclusions. En bref, il a considéré que dans le cas particulier, la résiliation du contrat de bail n'apparaissait pas contraire aux règles de la bonne foi pour être fondée sur la violation par les locataires de leur obligation de solliciter l'accord préalable du bailleur à la sous-location. Les locataires n'avaient pour leur part pas fait valoir leur droit à la sous-location de bonne foi, lorsqu'ils avaient mis les bailleurs devant le fait accompli. Enfin, le Tribunal a refusé une prolongation aux locataires qui n'avaient pas démontré en quoi la fin du bail pouvait avoir des conséquences pénibles pour eux et leur famille. Statuant sur appel des locataires par arrêt du 3 novembre 2008, la Chambre d'appel en matière de baux et loyers du canton de Genève a annulé le jugement du 24 janvier 2008 et, partant, le congé notifié le 15 décembre 2005 avec effet au 28 février 2007. En substance, elle a retenu que le congé avait été clairement donné en relation avec la sous-location, ce que les bailleurs avaient du reste expressément admis. Ceux-ci ne prétendaient nullement que les conditions de la sous-location n'étaient pas réunies, mais reprochaient uniquement aux locataires de les avoir placés devant le fait accompli, rappelant la teneur de l'art. 8 du contrat-cadre de bail à loyer du 18 décembre 2000 (ci-après: le contrat-cadre romand), et d'avoir opéré un transfert déguisé du bail; par là, ils entendaient que les locataires n'avaient pas agi de bonne foi en exerçant les droits découlant de la sous-location. Du rappel de la chronologie et des éléments du dossier, on ne discernait pas que les locataires aient agi de manière contraire à la bonne foi; ils n'avaient en effet disposé que d'un délai d'un mois pour chercher des sous-locataires solvables qui puissent être agréés par les bailleurs. L'art. 8 du contrat-cadre romand ne faisait que préciser l'application formelle de l'art. 262 CO, lorsqu'il prévoyait le consentement préalable écrit du bailleur et lui imposait un délai de réponse de trente jours, mais ne remettait pas en cause le fondement matériel de cette disposition; l'absence de consentement préalable écrit ne permettait ainsi nullement d'en inférer, sans autre examen, la mauvaise foi du locataire au sens de l'art. 271a al. 1 let. a CO. Par rapport au transfert déguisé du bail, on avait retenu que les sous-locataires avaient le projet de retourner dans le logement sous-loué; ils n'avaient ainsi pas définitivement renoncé à disposer de leur droit d'usage sur la chose, ce qui excluait dans le cas particulier qu'ils aient cherché à se libérer de leur bail, en procédant, par le biais de la sous-location, à un transfert de locataires. Pour le reste, les bailleurs n'avaient fait état d'aucun élément permettant de conclure que les locataires auraient émis des prétentions issues de la sous-location de façon abusive. En définitive, les conditions de la sous-location de l'appartement du quai V._ aux sous-locataires étaient bien réunies et l'on ne discernait pas d'obstacle empêchant les locataires de se prévaloir de l'art. 271a al. 1 let. a CO. C. Les bailleurs (les recourants) interjettent un recours en matière civile au Tribunal fédéral. Invoquant les art. 262 - en relation avec l'art. 8 du contrat-cadre romand -, 266a, 271 ainsi que 271a al. 1 let. a CO et l'art. 8 CC, de même que la liberté contractuelle garantie par l'art. 27 Cst. et la garantie de la propriété découlant de l'art. 26 Cst., ils concluent à ce que celui-ci annule l'arrêt du 3 novembre 2008 et dise que le congé notifié le 15 décembre 2005 avec effet au 28 février 2007 est valable, avec suite de dépens. Les locataires (les intimés) proposent le déboutement de leurs adverses parties de toutes leurs conclusions, sous suite de dépens.