Faits:
A. X._ est artiste-peintre. Selon contrat de bail du 10 octobre 1996, A._, actionnaire-locataire de la Société anonyme Y._, lui a remis à bail un lot comprenant notamment deux appartements de 5,5 pièces et de 6,5 pièces, ainsi qu'une pièce situés respectivement aux 7ème, 8ème et 9ème étages (attique) de l'immeuble sis ..., à Genève. Les locaux étaient destinés à l'usage d'habitation et d'atelier. Le loyer annuel, hors charges, s'élevait alors à 24'840 fr.
En 1997, le lot précité a été saisi dans le cadre d'une poursuite en réalisation de gage. Dès le 1er juillet 1997, la Société anonyme Y._, en liquidation, s'est substituée à A._ dans le contrat passé avec X._.
La faillite de la Société anonyme Y._ a été prononcée le 22 mars 2004. L'office des faillites s'est vu confier la mission de vendre les biens de la société.
Dans le cadre de travaux de réfection de l'enveloppe du bâtiment, X._ a mis l'attique à disposition du chantier à partir de septembre 2008. Toutes ses affaires sont entreposées depuis lors dans l'appartement du 8ème étage.
Par avis du 7 septembre 2009, la masse en faillite de la Société anonyme Y._, en liquidation, a résilié le bail de X._ pour le 30 juin 2010 afin de pouvoir vendre plus facilement les objets jusqu'ici loués.
B. Le 1er octobre 2009, X._ a saisi la Commission de conciliation en matière de baux et loyers d'une requête tendant à faire constater la nullité du congé ou à l'annuler et, subsidiairement, à prolonger le bail.
La locataire n'était ni présente, ni représentée lors de l'audience du 19 avril 2010 devant la Commission, laquelle a déclaré le congé valable et refusé toute prolongation du bail.
X._ a recouru contre cette décision auprès du Tribunal des baux et loyers du canton de Genève. Elle concluait à ce que le bail soit prolongé une première fois pendant quatre ans, à ce qu'il soit constaté qu'elle ne disposait plus de l'attique en raison des travaux et à ce que le loyer soit réduit de moitié jusqu'à la fin de la rénovation des locaux.
En novembre 2010, les époux B._ ont acquis l'appartement de 5,5 pièces du 7ème étage. Ils ont conclu un accord avec X._, laquelle a avisé le tribunal du retrait de sa demande relative audit logement.
En avril 2011, H.Z._ et F.Z._ ont acquis l'appartement de 6,5 pièces au 8ème étage. Leur conseil a alors informé le Tribunal des baux et loyers de l'intervention de ses mandants dans la procédure.
Par jugement du 7 novembre 2011, le Tribunal des baux et loyers a accordé à la locataire une unique prolongation de bail d'une année et demie, venant à échéance le 31 décembre 2011. Il a constaté que le litige ne portait que sur cette question, les autres conclusions de la locataire étant irrecevables faute d'avoir été soumises préalablement à la tentative de conciliation.
Le 25 novembre 2011, X._ a saisi la Commission de conciliation d'une nouvelle requête, dirigée contre la masse en faillite de la Société anonyme Y._, en liquidation, et les époux Z._. Elle concluait à ce qu'il soit constaté qu'elle ne disposait plus de l'attique depuis septembre 2008, à une réduction de loyer de 100% depuis le 1er octobre 2008 jusqu'à la fin des travaux et à la condamnation des bailleurs à des dommages-intérêts à chiffrer.
Par ailleurs, X._ a interjeté appel du jugement du 7 novembre 2011. Préalablement, elle concluait à la suspension de la cause jusqu'à droit connu dans la procédure en réduction de loyer engagée le 25 novembre 2011 et à la jonction subséquente des causes. A titre principal, elle demandait l'annulation du jugement de première instance et le renvoi de la cause au Tribunal des baux et loyers. Subsidiairement, elle concluait à l'annulation de la résiliation et, plus subsidiairement, à la prolongation du bail jusqu'au 30 juin 2014.
Statuant le 3 décembre 2012, la Chambre des baux et loyers de la Cour de justice du canton de Genève a déclaré irrecevables les conclusions nouvelles de X._ et, au fond, a confirmé le jugement du 7 novembre 2011. En particulier, elle a relevé que la locataire n'avait pas saisi le Tribunal des baux et loyers de conclusions en annulation du congé dans le délai péremptoire imparti par l'art. 273 al. 5 aCO.
C. X._ interjette un recours en matière civile. Elle demande au Tribunal fédéral de constater la nullité de la résiliation du bail du 7 septembre 2009 ou de l'annuler. A titre subsidiaire, elle conclut à une première prolongation de quatre ans, soit jusqu'au 30 juin 2014, une seconde prolongation étant réservée. Plus subsidiairement, elle demande le renvoi de la cause à l'autorité précédente pour nouvelle instruction et nouveau jugement.
Elle forme par ailleurs une requête d'effet suspensif, afin de prévenir une évacuation qu'elle tient pour immédiatement exécutable.
La masse en faillite de la société anonyme Y._, en liquidation, propose le rejet de la requête d'effet suspensif; elle conclut à l'irrecevabilité du recours, subsidiairement à son rejet.
H.Z._ et F.Z._ prennent les mêmes conclusions.
Pour sa part, la cour cantonale se réfère aux considérants de son arrêt.
Considérant en droit:
1. 1.1 Le recours est interjeté par la partie qui a succombé en instance cantonale (art. 76 al. 1 LTF). Il est dirigé contre un arrêt final (art. 90 LTF) rendu en matière civile (art. 72 al. 1 LTF) par une autorité cantonale de dernière instance (art. 75 LTF) dans une affaire pécuniaire dont la valeur litigieuse atteint le seuil de 15'000 fr. requis par l'art. 74 al. 1 let. a LTF en matière de droit du bail à loyer (cf. ATF 137 III 389 consid. 1.1 p. 390; 136 III 196 consid. 1.1 p. 197). Déposé dans le délai (art. 45 al. 1 et art. 46 al. 1 let. c LTF) et la forme (art. 42 LTF) prévus par la loi, le recours est en principe recevable.
1.2 Le recours peut être interjeté pour violation du droit, tel qu'il est délimité par les art. 95 et 96 LTF. Le Tribunal fédéral applique le droit d'office (art. 106 al. 1 LTF). Il n'est donc limité ni par les arguments soulevés dans le recours, ni par la motivation retenue par l'autorité précédente; il peut admettre un recours pour un autre motif que ceux qui ont été invoqués et il peut rejeter un recours en adoptant une argumentation différente de celle de l'autorité précédente (ATF 138 II 331 consid. 1.3 p. 336; 137 II 313 consid. 4 p. 317 s.; 135 III 397 consid. 1.4 p. 400). Compte tenu de l'exigence de motivation contenue à l'art. 42 al. 1 et 2 LTF, sous peine d'irrecevabilité (art. 108 al. 1 let. b LTF), le Tribunal fédéral n'examine en principe que les griefs invoqués; il n'est pas tenu de traiter, comme le ferait une autorité de première instance, toutes les questions juridiques qui se posent, lorsque celles-ci ne sont plus discutées devant lui (ATF 137 III 580 consid. 1.3 p. 584; 135 II 384 consid. 2.2.1 p. 389; 135 III 397 consid. 1.4 p. 400). Par exception à la règle selon laquelle il applique le droit d'office, le Tribunal fédéral ne peut entrer en matière sur la violation d'un droit constitutionnel ou sur une question relevant du droit cantonal ou intercantonal que si le grief a été invoqué et motivé de manière précise par la partie recourante (art. 106 al. 2 LTF; ATF 135 III 397 consid. 1.4 in fine).
1.3 Le Tribunal fédéral conduit son raisonnement juridique sur la base des faits établis par l'autorité précédente (art. 105 al. 1 LTF). Il ne peut s'en écarter que si les faits ont été établis de façon manifestement inexacte - ce qui correspond à la notion d'arbitraire au sens de l'art. 9 Cst. (ATF 137 I 58 consid. 4.1.2 p. 62; 137 II 353 consid. 5.1 p. 356) - ou en violation du droit au sens de l'art. 95 LTF (art. 105 al. 2 LTF).
La partie recourante qui entend remettre en cause les constatations de l'autorité précédente doit expliquer de manière circonstanciée en quoi les conditions d'une exception prévue par l'art. 105 al. 2 LTF seraient réalisées, faute de quoi il n'est pas possible de tenir compte d'un état de fait qui diverge de celui contenu dans la décision attaquée (ATF 137 II 353 consid. 5.1 p. 356; 136 I 184 consid. 1.2 p. 187). Une rectification de l'état de fait ne peut être demandée que si elle est de nature à influer sur le sort de la cause (art. 97 al. 1 LTF).
1.4 Aucun fait nouveau ni preuve nouvelle ne peut être présenté à moins de résulter de la décision de l'autorité précédente (art. 99 al. 1 LTF). Toute conclusion nouvelle est irrecevable (art. 99 al. 2 LTF).
2. 2.1 Dans un premier moyen, la recourante fait valoir que la masse en faillite de la société anonyme Y._, en liquidation, ne disposait d'aucun intérêt à résilier le bail, même pour vendre les locaux loués, et que le congé se révèle incompréhensible. Violant manifestement les règles de la bonne foi, le congé constituerait un abus de droit et serait ainsi nul. Comme la nullité doit être soulevée d'office par le juge à n'importe quel stade de la procédure, la Chambre des baux et loyers aurait méconnu l'art. 2 al. 2 CC en considérant que la recourante était déchue du droit de demander l'annulation de la résiliation faute de l'avoir exercé en temps utile.
2.2 Aux termes de l'art. 271 al. 1 CO, le congé est annulable lorsqu'il contrevient aux règles de la bonne foi. Ces dernières recouvrent à la fois la bonne foi en affaires (art. 2 al. 1 CC) et l'abus de droit (art. 2 al. 2 CC), lequel n'aura pas nécessairement à être manifeste (ATF 136 III 190 consid. 2 p. 192 et les arrêts cités). La jurisprudence a précisé que l'art. 271 al. 1 CO est une lex specialis par rapport à l'art. 2 al. 2 CC, la première disposition excluant l'application de la seconde. C'est dire que la résiliation qui consacre un abus de droit manifeste n'est pas nulle, mais seulement annulable (ATF 133 III 175 consid. 3.3 p. 178 ss, spécialement consid. 3.3.4 p. 179 s.).
Dans ces conditions, la cour cantonale n'a pas violé l'art. 2 al. 2 CC en n'examinant pas si le congé, présenté comme manifestement abusif par la recourante, était nul. Le grief tiré de cette disposition ne peut être qu'écarté.
3. Dans un deuxième moyen, la recourante critique la durée de la prolongation de bail accordée par la Chambre des baux et loyers. Méconnaissant l'art. 272 CO, les juges genevois auraient omis de prendre en compte, dans la pesée des intérêts, des critères déterminants, soit la durée du bail, la situation du marché immobilier genevois, le congé donné afin de vendre les locaux, le comportement irréprochable de la locataire, l'absence de besoin propre des acquéreurs de l'appartement du 8ème étage. La recourante voit également une violation de l'art. 272b al. 1 CO dans la non-prise en considération, par l'autorité cantonale, du caractère commercial prépondérant des locaux loués, justifiant une prolongation maximale de six ans.
3.1 Aux termes de l'art. 272 al. 1 CO, le locataire peut demander la prolongation du bail lorsque la fin du contrat aurait pour lui ou sa famille des conséquences pénibles sans que les intérêts du bailleur le justifient. Le bail portant sur une habitation peut être prolongé de quatre ans au maximum alors que la prolongation maximale pour un bail de locaux commerciaux est de six ans; dans ces limites, le juge peut accorder une ou deux prolongations (art. 272b al. 1 CO). Lorsque la destination des locaux est mixte (habitation/commerce), la durée maximale de la prolongation se détermine selon l'affectation prépondérante (BURKHALTER/MARTINEZ-FAVRE, Le droit suisse du bail à loyer, 2011, adaptation française de la 3e éd. du SVIT Kommentar de RAYMOND BISANG ET AL., n° 1a ad art. 272b CO p. 721; DAVID LACHAT, Le bail à loyer, 2008, p. 783).
Le juge apprécie librement, selon les règles du droit et de l'équité (art. 4 CC), s'il y a lieu de prolonger le bail et, dans l'affirmative, pour quelle durée. Il doit procéder à la pesée des intérêts en présence et tenir compte du but d'une prolongation, consistant à donner du temps au locataire pour trouver des locaux de remplacement. Il lui incombe de prendre en considération tous les éléments du cas particulier, tels que la durée du bail, la situation personnelle et financière de chaque partie, leur comportement, de même que la situation sur le marché locatif local (art. 272 al. 2 CO; ATF 136 III 190 consid. 6 p. 195; 135 III 121 consid. 2 p. 123; 125 III 226 consid. 4b p. 230). Il peut tenir compte du délai qui s'est écoulé entre le moment de la résiliation et celui où elle devait prendre effet, ainsi que du fait que le locataire n'a pas entrepris de démarches sérieuses pour trouver une solution de remplacement (cf. ATF 125 III 226 consid. 4c p. 230; arrêt 4A_57/2012 du 29 juin 2012 consid. 2.3, in SJ 2012 I p. 473).
Le Tribunal fédéral ne revoit qu'avec réserve la décision d'équité prise en dernière instance cantonale. Il intervient lorsque celle-ci s'écarte sans raison des règles établies par la doctrine et la jurisprudence en matière de libre appréciation, ou lorsqu'elle s'appuie sur des faits qui, dans le cas particulier, ne devaient jouer aucun rôle, ou encore lorsqu'elle ignore des éléments qui auraient absolument dû être pris en considération; en outre, le Tribunal fédéral redresse les décisions rendues en vertu d'un pouvoir d'appréciation lorsqu'elles aboutissent à un résultat manifestement injuste ou à une iniquité choquante (ATF 135 III 121 consid. 2 p. 123 s. et les arrêts cités).
3.2 En l'espèce, la cour cantonale a constaté que les locaux remis à la locataire servaient à la fois d'habitation et d'atelier. Elle n'en a toutefois pas établi l'usage prépondérant. Le point n'est toutefois pas déterminant. Que l'on considère l'appartement du 8ème étage et l'attique avant tout comme des locaux commerciaux ou comme des locaux d'habitation, il n'apparaît pas que la Chambre des baux et loyers a abusé de son large pouvoir d'appréciation en fixant la prolongation du bail à un an et demi dans les circonstances de l'espèce. Parmi celles-ci, la cour cantonale a en effet retenu à juste titre que la recourante vivait en France et qu'elle n'avait exposé à Genève qu'à deux reprises depuis 1995, qui plus est en d'autres endroits qu'à ... Y._. Par ailleurs, la locataire n'avait pas démontré avoir effectué des recherches de nouveaux locaux, en particulier durant le délai de près de 10 mois entre l'avis de résiliation et l'échéance du contrat, pas plus qu'elle n'avait offert de prouver qu'un déménagement ultérieur présenterait moins d'inconvénients pour elle ou encore qu'elle aurait des difficultés particulières à se reloger. Ces éléments ne plaidaient pas en faveur de l'octroi d'une prolongation de longue durée, comme la cour cantonale l'a jugé en équité sans que la cour de céans n'y trouve matière à intervenir.
4. Sous l'intitulé "De la suspension et de la jonction", la recourante fait grief à la Cour de justice d'avoir écarté sa requête en suspension jusqu'à droit connu sur la procédure en réduction de loyer, puis en jonction des causes, au prétexte qu'elle ne l'avait pas informée du numéro de cause et du statut de la procédure en question.
Le moyen s'épuise en cette allégation, au demeurant inexacte puisque la requête en suspension et en jonction a été rejetée parce que la procédure en réduction de loyer n'avait aucune portée préjudicielle par rapport à la procédure en cours devant la Chambre des baux et loyers. Dépourvu de toute motivation conforme à l'art. 42 al. 2 LTF, le grief est irrecevable.
5. Sur le vu de ce qui précède, le recours doit être rejeté dans la mesure où il est recevable.
L'arrêt ainsi prononcé rend sans objet la requête d'effet suspensif formulée par la recourante.
6. Vu le sort réservé au recours, la recourante prendra à sa charge les frais judiciaires (art. 66 al. 1 LTF). En outre, elle versera des dépens aux intimés Z._ (art. 68 al. 1, 2 et 4 LTF). En revanche, l'intimée masse en faillite de la société anonyme Y._, en liquidation, qui n'est pas représentée par un avocat, ne se verra pas allouer de dépens (cf. art. 1 du règlement sur les dépens alloués à la partie adverse et sur l'indemnité pour la représentation d'office dans les causes portées devant le Tribunal fédéral; RS 173.110.210.3).
Par ces motifs, le Tribunal fédéral prononce:
1. Le recours est rejeté dans la mesure où il est recevable.
2. Les frais judiciaires, arrêtés à 2'000 fr., sont mis à la charge de la recourante.
3. La recourante versera aux intimés H.Z._ et F.Z._ une indemnité de 2'500 fr. à titre de dépens.
4. Le présent arrêt est communiqué aux parties et à la Chambre des baux et loyers de la Cour de justice du canton de Genève.
Lausanne, le 2 avril 2013
Au nom de la Ire Cour de droit civil
du Tribunal fédéral suisse
La Présidente: Klett
La Greffière: Godat Zimmermann