Faits : A. A.a. X._, ressortissant camerounais né en 1979, est entré en Suisse en septembre 2004 sous un alias et a obtenu une autorisation de séjour pour études valable pour une année. Parti pour l'étranger en mai 2006, il est revenu en Suisse en novembre 2006 et a demandé l'asile sous sa véritable identité, requête qui a été rejetée définitivement par arrêt du Tribunal administratif fédéral du 12 mars 2007, l'intéressé ayant été sommé de quitter le pays. X._ s'est opposé aux démarches tendant à son renvoi et est parti dans la clandestinité jusqu'à son interpellation, en août 2007, à son retour de France. Il a été placé en détention administrative le 17 août 2007. Après avoir refusé d'embarquer sur un vol à destination du Cameroun le 24 août 2007, l'intéressé a été libéré le 12 octobre 2007, en raison de son projet de mariage avec une ressortissante suisse, procédure toutefois annulée en décembre 2007 à la demande des fiancés. Ce même mois, X._ a entamé une nouvelle procédure de mariage en vue d'épouser une ressortissante camerounaise, titulaire d'un permis d'établissement; en novembre 2008, l'Etat civil vaudois s'y est opposé en raison d'un abus manifeste du droit au mariage. L'intéressé a ensuite disparu dans la clandestinité jusqu'à son interpellation par la police en janvier 2009. Placé en détention préventive, puis condamné pénalement (cf. let. A.b infra), X._ a été mis en détention administrative en février 2010 et renvoyé par vol spécial à destination du Cameroun le 3 mars 2010; il est revenu en Suisse quelques jours plus tard. A.b. Durant ses séjours successifs en Suisse, X._, qui est connu des services de police sous différents alias, a fait l'objet de plusieurs condamnations pénales. En mars 2007, il s'est vu infliger une amende de 480 fr. pour infraction à la loi fédérale sur les stupéfiants (LStup). En février 2009, il a été condamné à 40 jours-amende avec sursis pour faux dans les certificats, séjour illégal, contravention à la législation sur les étrangers, activité lucrative sans autorisation et contravention à la LStup. Par jugement du 23 février 2010, le Tribunal correctionnel de l'arrondissement de Lausanne a condamné X._ à 24 mois de privation de liberté, assortie du sursis partiel et d'une amende de 500 fr., pour faux dans les certificats, blanchiment d'argent, crime et contravention à la LStup ainsi que séjour illégal, peine d'ensemble partiellement complémentaire à celle prononcée en février 2009. L'exécution de la peine privative de liberté portant sur 12 mois a été suspendue et un délai d'épreuve de 3 ans fixé. Il a été retenu que le mis en cause, en plus de séjourner sans autorisation en Suisse, avait utilisé des papiers d'identité appartenant à des tiers pour s'identifier ou travailler, et qu'il avait participé à un trafic de cocaïne (76,6 gr de substance pure). Sa culpabilité liée aux comportements pénaux enregistrés entre 2005 et 2008 a été jugée importante, les juges pénaux s'étant notamment déclarés convaincus que X._ "était une cheville ouvrière d'un trafic à large échelle". A sa décharge, l'intéressé s'est vu attester par le Tribunal correctionnel qu'il avait "toujours cherché à avoir une activité professionnelle 'honnête', qui n'était délictueuse que par le fait des usurpations d'identité et du défaut de permis de travail adéquat"; l'intéressé avait en outre donné satisfaction à ses employeurs. Son pronostic n'était ainsi "pas a priori complètement défavorable". En septembre 2011, l'intéressé a été condamné à 20 jours de privation de liberté pour séjour illégal; en septembre 2012, à 10 jours de privation de liberté pour séjour illégal. A.c. En décembre 2010, X._ a, sous un alias, ouvert une procédure de mariage auprès de l'Etat civil en vue d'épouser Y._, réfugiée originaire du Congo, titulaire d'un permis d'établissement. Le 18 février 2011, X._ et Y._ ont demandé au Service de la population du canton de Vaud (ci-après: le Service cantonal) de délivrer au premier une autorisation de séjour jusqu'à son mariage avec la seconde. Le 18 mars 2011, Y._ a cependant annoncé à l'Etat civil qu'elle annulait la procédure de mariage. Le 18 janvier 2011, l'Office fédéral des migrations (depuis le 1er janvier 2015, le Secrétariat d'Etat aux migrations; ci-après: le SEM) a prononcé une interdiction d'entrée en Suisse à l'encontre de X._ pour une durée indéterminée. Le Service cantonal a prononcé son renvoi le 20 mai 2011. X._ a été placé en détention administrative le 13 octobre 2011 et, dans ce contexte, auditionné par une délégation camerounaise. Le 24 août 2011, Y._ a donné naissance aux jumeaux A._ et B._, que X._ a pu finalement reconnaître en mars 2012, ensuite de complications administratives dues à des divergences d'identité. Le 20 décembre 2011, Y._ a sollicité une autorisation de séjour en faveur de l'intéressé en vue de la conclusion de leur mariage, que le Service cantonal a refusé de délivrer, ainsi que toute autre autorisation de séjour, par décision du 13 janvier 2012, contre laquelle aucun recours n'a été déposé. La détention administrative de X._ a été levée le 16 février 2012 et celui-ci incarcéré jusqu'au 7 mars 2012 en exécution d'une peine privative de liberté prononcée en 2011. Le 17 février 2012, le SEM a demandé à l'Ambassade du Cameroun de délivrer un laissez-passer à X._ pour lui permettre de rentrer dans son pays d'origine. Le 7 mars 2012, l'intéressé a été placé en détention administrative, qui a été prolongée jusqu'au 12 octobre 2012, date de la mise en liberté de l'intéressé ensuite d'une péjoration de sa santé psychique ayant nécessité une hospitalisation (idées suicidaires) et en l'absence de réaction des autorités camerounaises. Entendu par la police le 20 juillet 2013, X._ a notamment déclaré qu'il avait vécu au Cameroun jusqu'à l'âge de 25 ans et qu'il avait, ensuite du renvoi prononcé à son encontre en décembre 2006, vécu clandestinement en Suisse jusqu'en 2010. Depuis son retour du Cameroun, il avait travaillé pendant presque une année comme électricien à Lausanne, sous un faux nom. Depuis son arrestation, le 12 octobre 2011, il ne travaillait plus et vivait des revenus de sa fiancée et de petits travaux pour l'association "Dites non à la drogue-oui à la vie". Par attestation du 23 juillet 2013, cette dernière a déclaré remercier X._ pour son engagement social, depuis janvier 2013, dans des activités de sensibilisation des jeunes aux risques liés à la consommation de drogue. Le 5 août 2013, l'Etat civil a imparti un délai à Y._ et X._ afin d'établir la légalité du séjour du fiancé, sans quoi une décision de non-entrée en matière sur la procédure de mariage serait rendue; le délai a été par la suite suspendu dans l'attente de la décision du Service cantonal sur le plan du droit des étrangers. B. Le 26 septembre 2013, Y._ et X._ ont demandé au Service cantonal de délivrer à X._ une autorisation de séjour en vue de mariage. Traitant cette requête en tant que demande de réexamen de la décision de refus d'autorisation du 13 janvier 2012, le Service cantonal l'a déclarée irrecevable, subsidiairement rejetée et a prononcé le renvoi de X._ par décision du 28 novembre 2013. En janvier 2014, Y._ et X._ sont devenus parents de C._. Par arrêt du 12 septembre 2014, la Cour de droit administratif et public du Tribunal cantonal du canton de Vaud (ci-après: le Tribunal cantonal) a rejeté le recours formé par Y._ et X._ contre la décision du 28 novembre 2013, tout en précisant le dispositif de la décision en ce sens que la demande de reconsidération était recevable et que, sur le fond, elle était rejetée, ladite décision étant confirmée pour le surplus. C. Le 15 octobre 2014, Y._ et X._ ont interjeté un recours en matière de droit public auprès du Tribunal fédéral contre l'arrêt du Tribunal cantonal du 12 septembre 2014. Ils concluent, principalement, à l'annulation de l'arrêt du 12 septembre 2014 et à sa réforme, en ce sens que la demande de reconsidération du 26 septembre 2013 est admise et qu'une autorisation de séjour, respectivement une tolérance de séjour, en vue de mariage est délivrée à X._; subsidiairement, à l'annulation de l'arrêt attaqué et au renvoi de la cause au Tribunal cantonal pour nouvelle décision. Le Service cantonal renonce à se déterminer sur le recours. Le Tribunal cantonal se réfère à l'arrêt entrepris. Le SEM conclut au rejet du recours.