Sachverhalt:
A. A.a S._, geboren 1970 und Mutter zweier Kinder (Jahrgang 2003 und 2004), arbeitete bis Ende März 2003 als Küchen- und Haushalthilfe in einem Restaurantbetrieb. Am 23. Januar 2004 meldete sie sich wegen Beschwerden am linken Arm bei der Invalidenversicherung zum Leistungsbezug an. Die Sozialversicherungsanstalt des Kantons Aargau (IV-Stelle) nahm verschiedene Abklärungen, unter anderem in Form je einer psychiatrischen und rheumatologischen Untersuchung der Versicherten durch den Regionalen Ärztlichen Dienst (RAD), vor und sprach ihr mit Verfügung vom 1. September 2008 in Anwendung der gemischten Bemessungsmethode eine halbe Invalidenrente bei einem Invaliditätsgrad von 54 % zu. Auf Beschwerde der Pensionskasse GastroSocial hin hob das Versicherungsgericht des Kantons Aargau die Verfügung auf und wies die Sache zur weiteren Abklärung der psychiatrischen Beschwerdesituation und neuer Verfügung an die IV-Stelle zurück. Dieser Entscheid vom 3. November 2009 erwuchs in Rechtskraft.
A.b Die IV-Stelle liess S._ bidisziplinär durch die Dres. med. J._, Facharzt FMH für Rheumatologie und I._, Facharzt FMH für Psychiatrie und Psychotherapie, begutachten. Nachdem sie mit Vorbescheid vom 27. September 2010 - nunmehr in der Annahme einer vollen Erwerbstätigkeit im Gesundheitsfalle - wiederum die Ausrichtung einer halben Rente in Aussicht stellte, liess die GastroSocial die Versicherte ihrerseits durch Dr. med. H._, Facharzt FMH für Psychiatrie und Psychotherapie, untersuchen. Dieser gelangte in seinem Gutachten vom 31. Januar 2011 zur Auffassung, die Probandin sei maximal zu 10 % in ihrer Arbeitsfähigkeit eingeschränkt. Gestützt darauf teilte die IV-Stelle S._ mit, dass sie keinen Anspruch auf eine Invalidenrente habe (Verfügung vom 15. November 2011).
B. Die dagegen erhobene Beschwerde wies das Versicherungsgericht des Kantons Aargau mit Entscheid vom 12. Juni 2012 ab.
C. S._ führt Beschwerde in öffentlich-rechtlichen Angelegenheiten. Sie beantragt, es sei ihr in Aufhebung des kantonalen Entscheides eine Invalidenrente zuzusprechen, eventuell sei die Sache zur Neubeurteilung an die Vorinstanz zurückzuweisen; zudem ersucht sie um Gewährung der unentgeltlichen Prozessführung.
Die vorinstanzlichen Akten wurden eingeholt. Ein Schriftenwechsel wurde nicht durchgeführt.
Erwägungen:
1. 1.1 Der Beurteilung von Beschwerden in öffentlich-rechtlichen Angelegenheiten (Art. 82 ff. BGG) liegt der Sachverhalt zugrunde, den die Vorinstanz festgestellt hat (Art. 105 Abs. 1 BGG). Diesen kann das Bundesgericht von Amtes wegen berichtigen oder ergänzen, wenn er offensichtlich unrichtig ist oder auf einer Rechtsverletzung im Sinne von Art. 95 BGG beruht (Art. 105 Abs. 2 BGG; vgl. auch Art. 97 Abs. 1 BGG).
1.2 Die vorinstanzlichen Feststellungen zum Gesundheitszustand, d.h. die Befunderhebung, die gestützt darauf gestellte Diagnose und die ärztliche Stellungnahme zum noch vorhandenen Leistungsvermögen oder (bei psychischen Gesundheitsschäden) zur Verfügbarkeit von Ressourcen der versicherten Person sowie die aufgrund der medizinischen Untersuchungen gerichtlich konstatierte Arbeits(un)fähigkeit betreffen Tatfragen (BGE 132 V 393 E. 3.2 S. 398), welche sich nach der in E. 1.1 dargelegten Regelung der Kognition einer Überprüfung durch das Bundesgericht weitgehend entziehen und die es seiner Urteilsfindung zugrunde zu legen hat.
2. Das kantonale Gericht hat die gesetzlichen Bestimmungen und die von der Rechtsprechung entwickelten Grundsätze, namentlich diejenigen über den Umfang des Rentenanspruchs (Art. 28 Abs. 2 IVG), die Bemessung des Invaliditätsgrades bei erwerbstätigen Versicherten nach der allgemeinen Methode des Einkommensvergleichs (Art. 28a Abs. 1 IVG und Art. 16 ATSG; BGE 130 V 343 E. 3.4 S. 348) sowie zum Beweiswert und zur Beweiswürdigung ärztlicher Berichte und Gutachten (BGE 134 V 231 E. 5.1 S. 232, 125 V 351 E. 3a S. 352 mit Hinweis) richtig dargelegt. Korrekt sind auch die Erwägungen zur nur ausnahmsweise invalidisierenden Wirkung somatoformer Schmerzstörungen (BGE 131 V 49 E. 1.2 S. 50 mit Hinweisen; 130 V 352). Darauf wird verwiesen.
3. 3.1 Neue Tatsachen und Beweismittel dürfen nur soweit vorgebracht werden, als erst der Entscheid der Vorinstanz dazu Anlass gibt (Art. 99 Abs. 1 BGG). Derartige Umstände können namentlich in formellrechtlichen Mängeln des angefochtenen Entscheids liegen, mit denen die Partei nicht rechnete und nach Treu und Glauben nicht zu rechnen brauchte, oder darin, dass die Vorinstanz materiell in einer Weise urteilt, dass bestimmte Sachumstände neu und erstmals rechtserheblich werden. Der vorinstanzliche Verfahrensausgang allein bildet noch keinen hinreichenden Anlass im Sinne von Art. 99 Abs. 1 BGG für die Zulässigkeit von unechten Noven, die bereits im kantonalen Verfahren ohne Weiteres hätten vorgebracht werden können (Urteil 9C_920/2008 vom 16. April 2009 E. 2.3, nicht publ. in: BGE 135 V 163, aber in: SVR 2009 BVG Nr. 30 S. 109). Das Einbringen von Tatsachen oder Beweismitteln, die sich erst nach dem angefochtenen Entscheid ereignet haben oder entstanden sind (sog. echte Noven), ist vor Bundesgericht unzulässig (Urteil 8C_407/2012 vom 18. Juli 2012 E. 2.1 mit Hinweis).
3.2 Das im Verfahren vor Bundesgericht neu aufgelegte Schreiben des Dr. med. K._, Facharzt FMH für Rheumatologie und Rehabilitation, vom 15. Mai 2012 erging vor Erlass des angefochtenen Entscheides. Die Beschwerdeführerin legt nicht dar, inwiefern es ihr nicht möglich gewesen ist, diesen bereits dem kantonalen Gericht einzureichen. Der Bericht der Ärzte des Spitals X._ vom 19. Juni 2012 stellt ein echtes Novum dar, welches nach dem Dargelegten im vorliegenden Verfahren ebenfalls unbeachtlich ist.
4. 4.1 Gemäss Gutachten des Dr. med. J._ vom 8. Juli 2010 ist aus rheumatologischer Sicht davon auszugehen, dass die Beschwerdeführerin aufgrund eines Ganzkörperschmerzsyndromes mit linksseitiger Betonung und Präsentation im Sinne einer armbetonten linksseitigen Hemisymptomatik in einer dem Leiden angepassten vorwiegend sitzend auszuübenden Tätigkeit ohne heben, stossen oder ziehen vollständig arbeitsfähig ist. Der linke Arm kann höchstens als "Hilfshand" eingesetzt werden.
In psychiatrischer Hinsicht stehen sich zwei Gutachten gegenüber. Während Dr. med. I._ eine mittelgradige depressive Episode (ICD10 F32.1) und eine ausgeprägte anhaltende somatoforme Schmerzstörung (ICD10 F45.4) diagnostiziert und die Arbeitsfähigkeit auch in einer den rheumatologischen Beschwerden angepassten Tätigkeit als zu 50 % eingeschränkt erachtet, stellt Dr. med. H._ die Diagnosen einer anhaltenden somatoformen Schmerstörung (ICD10 F45.4), einer knapp leichtgradigen depressiven Episode (ICD10 F32.0) und von akzentuierten Persönlichkeitszügen (ICD10 Z73.1). Zudem fand er ein demonstratives Verhalten und hält die Willensanstrengung zur Schmerzüberwindung für zumutbar, zumindest würde diese nicht durch eine bedeutende psychische Störung verhindert. Er attestiert eine Arbeitsfähigkeit in einer angepassten Tätigkeit von 90 %.
4.2 Die Vorinstanz hat die Einschätzungen der Dres. med. J._ und H._ - im Rahmen und als Ergebnis einer umfassenden Beweiswürdigung - übernommen und dies damit begründet, die Darlegungen des Dr. med. J._ seien für die streitigen Belange, auch hinsichtlich des Beginns der Arbeitsfähigkeit in einer angepassten Tätigkeit zumindest seit November 2003, umfassend, beruhten auf allseitigen Untersuchungen und die Schlussfolgerungen seien begründet. Von weiteren Abklärungen könnten keine weiteren Erkenntnisse erwartet werden. Das Gutachten des Dr. med. I._ sei zwar ausführlicher und umfassender als dasjenige des Dr. med. H._. Es zeigten sich weitere Differenzen zwischen den Gutachten, diese seien aber nicht relevant, da die beiden gutachterlich bezifferten Arbeitsfähigkeitseinschätzungen im Rahmen der rechtlichen Beurteilung der für das Vorliegen der Invalidität massgebenden Kriterien nicht vorbehaltlos übernommen werden könnten.
4.3 Die Beschwerdeführerin rügt eine unrichtige Feststellung des Sachverhaltes und bezieht sich bezüglich der neurologischen Befunde auf neue medizinische Akten, welche - wie in Erwägung 3.2 ausgeführt - letztinstanzlich keine Berücksichtigung finden können. Hinsichtlich der psychiatrischen Befunde habe die Vorinstanz ihre Feststellungen zur Arbeitsfähigkeit und zur willentlichen Überwindbarkeit der gesundheitlichen Störung im Wesentlichen alleine gestützt auf das Gutachten des Dr. med. H._ getroffen. Dies obwohl das kantonale Gericht richtigerweise festgestellt habe, das Gutachten des Dr. med. I._ sei umfassender und obwohl die IV-Stelle in ihrem Vorbescheid vom 7. Dezember 2010 noch dem Gutachten von Dr. med. I._ gefolgt sei. Das sei nicht nachvollziehbar.
4.4 Diese Rügen erschöpfen sich im Wesentlichen in appellatorischer Tatsachenkritik und genügen daher im Rahmen der gesetzlichen Überprüfungsbefugnis des Bundesgerichts nicht, weil sie ausserhalb von Art. 97 Abs. 2/Art. 105 Abs. 3 BGG unzulässig sind. Denn gestützt auf Art. 42 Abs. 2 zweiter Satz BGG muss dem Rechtsmittel entnommen werden können, inwiefern die vorinstanzlichen Sachverhaltsfeststellungen im Sinne von Art. 97 Abs. 1 BGG offensichtlich unrichtig (unhaltbar, willkürlich, vgl. BGE 137 II 353 E. 5.1 S. 356) und die darauf beruhenden Erwägungen rechtsfehlerhaft sein sollen (BGE 133 II 396 E. 3.2 S. 400; 130 I 258 E. 1.3 S. 262). Das ist hier klarerweise nicht der Fall: Wie das kantonale Gericht erwog, begründen weder die Zusatzdiagnose des Dr. med. I._ (mittelgradige depressive Episode), noch diejenige des Dr. med. H._ (leichte depressive Episode) eine psychische Komorbidität, die sich aufgrund ihres Schweregrades unbestreitbar von der somatoformen Schmerzstörung unterscheiden liesse. Die Vorinstanz prüfte eingehend und in überzeugender Weise die weiteren Förster'schen Kriterien und schloss daraus, die willentliche Schmerzüberwindung sei nicht unzumutbar. Damit bleibt es bei der festgestellten vollen Arbeitsfähigkeit in einer den körperlichen Leiden angepassten Tätigkeit.
Der von der IV-Stelle vorgenommene und der Vorinstanz bestätigte Einkommensvergleich wird von der Beschwerdeführerin nicht beanstandet und gibt daher keinen Grund zu Weiterungen. Ein Rentenanspruch wurde zu Recht verneint.
5. Bei diesem Ausgang des Verfahrens hat die Beschwerdeführerin grundsätzlich die Gerichtskosten zu tragen (Art. 66 Abs. 1 BGG). Ihrem Gesuch um unentgeltliche Rechtspflege kann jedoch entsprochen werden (Art. 64 Abs. 1 und 2 BGG). Es wird indessen ausdrücklich auf Art. 64 Abs. 4 BGG hingewiesen, wonach die begünstigte Partei der Gerichtskasse Ersatz zu leisten hat, wenn sie später dazu in der Lage ist.
Demnach erkennt das Bundesgericht:
1. Die Beschwerde wird abgewiesen.
2. Der Beschwerdeführerin wird die unentgeltliche Rechtspflege gewährt.
3. Die Gerichtskosten von Fr. 500.- werden der Beschwerdeführerin auferlegt, indes vorläufig auf die Gerichtskasse genommen.
4. Rechtsanwältin Dana Matanovic wird als unentgeltliche Anwältin der Beschwerdeführerin bestellt, und es wird ihr für das bundesgerichtliche Verfahren aus der Gerichtskasse eine Entschädigung von Fr. 2800.- ausgerichtet.
5. Dieses Urteil wird den Parteien, der GastroSocial Pensionskasse, dem Versicherungsgericht des Kantons Aargau und dem Bundesamt für Sozialversicherungen schriftlich mitgeteilt.
Luzern, 14. November 2012
Im Namen der I. sozialrechtlichen Abteilung
des Schweizerischen Bundesgerichts
Der Präsident: Ursprung
Die Gerichtsschreiberin: Schüpfer