Sachverhalt:
A. A.a Der 1958 geborene T._ ist vom 1. Juli 1993 bis 31. Dezember 1998 bei H._, Maurergeschäft, als Kranführer angestellt gewesen. Nachdem er am 30. Oktober 1997 aus ungefähr 50 cm Höhe von einem Bauträger gestürzt war, meldete er sich am 19. Mai 1999 unter Hinweis auf Rückenschmerzen mit Ausstrahlung ins linke Bein und Schmerzen bei jeder Bewegung bei der Invalidenversicherung zum Bezug von Leistungen an. Nach Einholung eines Gutachtens der Frau Dr. med. L._, Fachärztin für Neurochirurgie FMH, vom 27. Januar 2001 verneinte die IV-Stelle Bern einen Rentenanspruch mit der Begründung, es bestehe ein Invaliditätsgrad von 23 % (Verfügung vom 21. März 2001). Das Verwaltungsgericht des Kantons Bern wies eine dagegen erhobene Beschwerde ab (Entscheid vom 4. Dezember 2002).
A.b Im Nachgang zur Neuanmeldung des T._ vom 21. Juni 2004 lehnte die IV-Stelle einen Rentenanspruch gestützt auf das interdisziplinäre Gutachten der Frau Dr. med. L._ und des Dr. med. E._, Facharzt für Psychiatrie und Psychotherapie FMH, vom 11. Januar/7. Februar 2005 unter Hinweis auf einen Invaliditätsgrad von 38 % erneut ab (Verfügung vom 16. März 2005, bestätigt mit - unangefochten gebliebenem - Einspracheentscheid vom 26. August 2005). Auf ein Wiedererwägungsgesuch vom 15. September 2006 trat die IV-Stelle nicht ein (Verfügung vom 10. November 2006).
A.c Am 27. April 2010 meldete sich T._ unter Hinweis auf eine Verschlechterung des Gesundheitszustandes erneut bei der Invalidenversicherung zum Bezug von Versicherungsleistungen an. Nach Veranlassung eines Verlaufsgutachtens der Dres. med. L._ und E._ vom 1./8. März 2011 und Durchführung des Vorbescheidverfahrens sprach ihm die IV-Stelle eine Viertelsrente, basierend auf einem Invaliditätsgrad von 44 %, zu (identische Verfügungen vom 5. Juli und 4. August 2011, der UNIA Bern respektive dem Rechtsanwalt Dr. Egloff eröffnet).
B. Das Verwaltungsgericht des Kantons Bern wies die gegen beide Verfügungen vom 5. Juli und 4. August 2011 erhobene Beschwerde mit Entscheid vom 13. März 2012 ab und überwies die Akten mit Blick auf das im Bericht des Dr. med. S._, Facharzt für Allgemeine Medizin FMH, vom 17. Januar 2012 diagnostizierte metastasierende Prostatakarzinom zur Eröffnung eines Revisionsverfahrens an die IV-Stelle.
C. T._ lässt Beschwerde in öffentlich-rechtlichen Angelegenheiten führen mit dem Rechtsbegehren, die Sache sei zur Ergänzung des Beweisverfahrens ans kantonale Gericht zurückzuweisen.
Das Bundesgericht hat die vorinstanzlichen Akten beigezogen. Es ist kein Schriftenwechsel durchgeführt worden.
Erwägungen:
1. Die Beschwerde in öffentlich-rechtlichen Angelegenheiten (Art. 82 ff. BGG) kann wegen Rechtsverletzung gemäss Art. 95 f. BGG erhoben werden. Das Bundesgericht legt seinem Urteil den Sachverhalt zugrunde, den die Vorinstanz festgestellt hat (Art. 105 Abs. 1 BGG), und kann deren Sachverhaltsfeststellung von Amtes wegen nur berichtigen oder ergänzen, wenn sie offensichtlich unrichtig ist oder auf einer Rechtsverletzung im Sinne von Art. 95 BGG beruht (Art. 105 Abs. 2 BGG).
2. Im angefochtenen Entscheid werden die für die Beurteilung wesentlichen Rechtsgrundlagen zutreffend dargelegt. Es betrifft dies insbesondere die gesetzlichen Bestimmungen und von der Rechtsprechung entwickelten Grundsätze zu den Begriffen der Erwerbsunfähigkeit (Art. 7 ATSG) und der Invalidität (Art. 4 Abs. 1 IVG in Verbindung mit Art. 8 ATSG), insbesondere bei psychischen Gesundheitsschäden (BGE 132 V 65 E. 3.4 S. 69; 131 V 49 E. 1.2 S. 50; 130 V 396, je mit Hinweisen), zu den Voraussetzungen und zum Umfang des Rentenanspruchs (Art. 28 IVG), zu den bei einer Neuanmeldung der versicherten Person nach vorausgegangener rechtskräftiger Rentenverweigerung analog zur Revision (Art. 17 ATSG) anwendbaren Regeln (Art. 87 Abs. 3 f. IVV; vgl. BGE 134 V 131 E. 3 S. 132; 133 V 108; 130 V 64 und 71), zur Aufgabe der Ärzte (und gegebenenfalls auch anderer Fachleute) im Rahmen der Invaliditätsbemessung (BGE 132 V 93 E. 4 S. 99) sowie zum Beweiswert und zur Würdigung ärztlicher Berichte und Gutachten (BGE 134 V 231 E. 5.1 S. 232; 125 V 351 E. 3a S. 352). Darauf wird verwiesen.
3. 3.1 In Würdigung der medizinischen Unterlagen, namentlich der Expertise der Dres. med. L._ und E._ vom 1./8. März 2011, gelangt die Vorinstanz zum Schluss, der Beschwerdeführer sei aufgrund der degenerativen Veränderungen im unteren Bereich der Lendenwirbelsäule und der Gonarthrose links aus neurochirurgischer Sicht zu 35 % in der Arbeitsfähigkeit eingeschränkt. Die vom Psychiater diagnostizierte depressive Reaktion wegen Eheproblemen und finanziellen Schwierigkeiten und die anhaltende somatoforme Schmerzstörung würden die Arbeitsfähigkeit dagegen nicht einschränken. Gesamthaft betrachtet bestehe für eine körperlich leichte Beschäftigung eine 65%ige Arbeitsfähigkeit. Das kantonale Gericht bestätigt den Anspruch auf eine Viertelsrente ab 1. Oktober 2010 unter Hinweis auf den von der IV-Stelle auf 44 % bezifferten Invaliditätsgrad.
3. 3.1 In Würdigung der medizinischen Unterlagen, namentlich der Expertise der Dres. med. L._ und E._ vom 1./8. März 2011, gelangt die Vorinstanz zum Schluss, der Beschwerdeführer sei aufgrund der degenerativen Veränderungen im unteren Bereich der Lendenwirbelsäule und der Gonarthrose links aus neurochirurgischer Sicht zu 35 % in der Arbeitsfähigkeit eingeschränkt. Die vom Psychiater diagnostizierte depressive Reaktion wegen Eheproblemen und finanziellen Schwierigkeiten und die anhaltende somatoforme Schmerzstörung würden die Arbeitsfähigkeit dagegen nicht einschränken. Gesamthaft betrachtet bestehe für eine körperlich leichte Beschäftigung eine 65%ige Arbeitsfähigkeit. Das kantonale Gericht bestätigt den Anspruch auf eine Viertelsrente ab 1. Oktober 2010 unter Hinweis auf den von der IV-Stelle auf 44 % bezifferten Invaliditätsgrad.
3.2 3.2.1 Die Tatsachenfeststellungen des kantonalen Gerichts, vorliegend insbesondere die aus den medizinischen Akten gewonnene Erkenntnis, wonach eine 65%ige Arbeitsfähigkeit in einer leidensangepassten Beschäftigung bestehe, ist im letztinstanzlichen Prozess grundsätzlich verbindlich. Im Rahmen der eingeschränkten Sachverhaltskontrolle (Art. 97 Abs. 1 BGG) ist es nicht Aufgabe des Bundesgerichts, die schon im vorinstanzlichen Verfahren im Recht gelegenen medizinischen Berichte neu zu würdigen und die rechtsfehlerfreie Sachverhaltsfeststellung des kantonalen Gerichts hinsichtlich der medizinisch begründeten Einschränkung des Leistungsvermögens und des Ausmasses der trotz gesundheitlicher Einschränkungen verbleibenden Arbeitsfähigkeit zu korrigieren (E. 1 hiervor).
3.2.2 Soweit der Versicherte eine Verletzung des Gehörsanspruchs und der Untersuchungsmaxime rügt, weil das kantonale Gericht seine Anträge auf Parteibefragung, Einvernahme des behandelnden Psychiaters Dr. med. O._, Facharzt für Psychiatrie und Psychotherapie FMH, und Einholung eines weiteren psychiatrischen Gutachtens "einfach ignoriert" habe, kann ihm nicht gefolgt werden. In diesem Zusammenhang muss darauf hingewiesen werden, dass im Verzicht auf die Abnahme weiterer Beweise keine Verletzung des Anspruchs auf rechtliches Gehör liegt, wenn die im Rahmen des Untersuchungsgrundsatzes von Amtes wegen vorzunehmenden Abklärungen den Versicherungsträger oder das Gericht bei umfassender, sorgfältiger, objektiver und inhaltsbezogener Beweiswürdigung (BGE 132 V 393 E. 4.1 S. 400) zur Überzeugung führen, ein bestimmter Sachverhalt sei als überwiegend wahrscheinlich (BGE 126 V 353 E. 5b S. 360; 125 V 193 E. 2 S. 195, je mit Hinweisen) zu betrachten und es könnten weitere Beweismassnahmen an diesem feststehenden Ergebnis nichts mehr ändern (antizipierte Beweiswürdigung; BGE 136 I 229 E. 5.3 S. 236; 134 I 140 E. 5.3 S. 148; 124 V 90 E. 4b S. 94). Der im Rahmen der antizipierten Beweiswürdigung erfolgte Verzicht auf die beantragten Beweisabnahmen gibt keinen Anlass für ein Einschreiten, da sich der angerufene Facharzt am 20. Juni 2011 bereits schriftlich zum Sachverhalt, namentlich zu der aus seiner Sicht falschen Wiedergabe seiner telefonischen Angaben gegenüber Dr. med. E._ in der psychiatrischen Expertise vom 8. März 2011 sowie zur abweichenden fachmedizinischen Einschätzung, geäussert hat und eine gerichtliche Befragung des Beschwerdeführers keine weiteren Aufschlüsse zur Arbeitsfähigkeit geliefert hätte. Der Beschwerdeführer weist zu Recht darauf hin, dass behandelnder und begutachtender Psychiater von unterschiedlichen Diagnosen ausgehen. Dieser Umstand ist - entgegen den Darlegungen in der Beschwerde - insofern von untergeordneter Bedeutung, als eine Beeinträchtigung der Erwerbsfähigkeit in jedem Einzelfall unabhängig von der Diagnose und grundsätzlich unbesehen der Ätiologie ausgewiesen und in ihrem Ausmass bestimmt sein muss. Entscheidend ist die nach einem weitgehend objektivierten Massstab zu erfolgende Beurteilung, ob und inwiefern der versicherten Person trotz ihres Leidens die Verwertung ihrer Restarbeitsfähigkeit auf dem ihr nach ihren Fähigkeiten offen stehenden ausgeglichenen Arbeitsmarkt noch sozialpraktisch zumutbar und für die Gesellschaft tragbar ist (BGE 127 V 294 E. 4c S. 298 mit Hinweisen). Die Vorinstanz hat ausführlich dargelegt, aus welchen Gründen die Angaben des Dr. med. O._ und des Beschwerdeführers die Beweiskraft des psychiatrischen Gutachtens vom 8. März 2011 nicht in Frage zu stellen vermögen. Es lässt sich demgemäss nicht beanstanden, dass sie nach umfassender Würdigung der ärztlichen Unterlagen davon ausgegangen ist, der rechtserhebliche Sachverhalt sei genügend abgeklärt worden. Die Ausführungen in der Beschwerdeschrift sind nicht geeignet, die Sachverhaltsfeststellung des kantonalen Gerichts als offensichtlich unrichtig oder unvollständig erscheinen zu lassen.
4. Das Verfahren ist kostenpflichtig (Art. 65 Abs. 1 und Abs. 4 lit. a BGG). Der unterliegende Beschwerdeführer hat die Gerichtskosten zu tragen (Art. 66 Abs. 1 BGG).
Demnach erkennt das Bundesgericht:
1. Die Beschwerde wird abgewiesen.
2. Die Gerichtskosten von Fr. 500.- werden dem Beschwerdeführer auferlegt.
3. Dieses Urteil wird den Parteien, dem Verwaltungsgericht des Kantons Bern, Sozialversicherungsrechtliche Abteilung, und dem Bundesamt für Sozialversicherungen schriftlich mitgeteilt.
Luzern, 20. November 2012
Im Namen der I. sozialrechtlichen Abteilung
des Schweizerischen Bundesgerichts
Der Präsident: Ursprung
Die Gerichtsschreiberin: Berger Götz