Faits:
A. A.X._, ressortissante camerounaise née Y._ en 1981, et B.X._, né en 1951, ressortissant suisse, se sont mariés en 2008 devant l'officier de l'état civil de Ngoulémakong, au Cameroun. Le 5 septembre 2008, A.X._ est entrée en Suisse pour y rejoindre son époux. Pour ce motif, elle a été mise au bénéfice d'une autorisation de séjour à titre de regroupement familial le 1er octobre 2008. Aucun enfant n'est issu de cette union.
B.X._ est décédé en 2010.
B. A la demande du Service de la population du canton de Vaud, la Police municipale de Z._ a procédé, le 30 juin 2010, à l'audition de A.X._ dans le cadre de l'enquête administrative tendant à déterminer ses conditions de séjour en Suisse. A cette occasion, celle-ci a notamment déclaré avoir fait la connaissance de son époux à Yaoundé, au Cameroun. Elle a affirmé effectuer des missions pour le compte de l'entreprise W._ Sàrl tout en suivant une formation d'aide-soignante auprès de la Croix-Rouge. Elle a également précisé avoir laissé aux soins de ses parents son fils D._, né en 2004, ainsi que sa fille adoptive C._, née en 2004. Elle a encore indiqué que l'une de ses tantes vivait à Fribourg.
C. Le 14 septembre 2010, le Service de la population a informé A.X._ qu'il avait l'intention de révoquer son autorisation de séjour au motif que, à la suite du décès de son époux, le fondement de sa présence en Suisse, soit le regroupement familial, n'était plus réalisé. Le 9 décembre 2010, C._ et D._ ont déposé auprès de l'Ambassade suisse à Yaoundé des demandes d'entrée et d'autorisation de séjour afin de pouvoir rejoindre leur mère, A.X._ en Suisse.
D. Par décision du 24 décembre 2010, le Service de la population a révoqué l'autorisation de séjour de A.X._ et lui a imparti un délai de trois mois pour quitter la Suisse. Il a également refusé de délivrer à C._ et D._ des autorisations d'entrée en Suisse, respectivement de séjour. Le recours formé par A.X._ agissant en son nom et au nom de ses enfants, par l'intermédiaire de son conseil, a été rejeté par la Cour de droit administratif et public du Tribunal cantonal du canton de Vaud par arrêt du 28 octobre 2011.
E. A.X._, agissant pour elle et ses deux enfants, forme un recours en matière de droit public auprès du Tribunal fédéral. Elle requiert l'annulation de l'arrêt du Tribunal cantonal et le renvoi de la cause à cette instance, sous suite de frais et dépens. Le Tribunal cantonal et le Service de la population ont renoncé à se déterminer sur ce recours alors que l'Office fédéral des migrations a conclu à son rejet.
Considérant en droit:
1. D'après l'art. 83 let. c ch. 2 LTF, le recours en matière de droit public est irrecevable contre les décisions en matière de droit des étrangers qui concernent une autorisation à laquelle ni le droit fédéral ni le droit international ne donnent droit. En l'espèce, la vie conjugale de la recourante avec un ressortissant suisse ayant cessé d'exister, celle-ci ne peut pas déduire un droit à une autorisation de séjour de l'art. 42 al. 1 LEtr ni de l'art. 49 LEtr. Reste l'art. 50 al. 1 LEtr qui subordonne la prolongation de son autorisation de séjour à certaines conditions dont se prévaut la recourante. En pareilles circonstances, il convient d'admettre un droit de recourir sous l'angle de l'art. 83 let. c ch. 2 LTF. Les enfants de la recourante peuvent également se prévaloir d'un droit découlant de l'art. 8 CEDH pour vivre avec leur mère. Le point de savoir si c'est à juste titre que les autorités cantonales ont nié la réalisation des conditions des art. 50 LEtr et 8 CEDH relève du droit de fond et non de la recevabilité (arrêt 2C_997/2011 du 3 avril 2012 consid. 1.1).
2. D'après l'art. 50 al. 1 LEtr, après dissolution de la famille, le droit du conjoint et des enfants à l'octroi d'une autorisation de séjour et à la prolongation de sa durée de validité en vertu des art. 42 et 43 subsiste si l'union conjugale a duré au moins trois ans et l'intégration est réussie (let. a). A cet égard, l'instance précédente a constaté à bon droit que l'union conjugale n'avait pas duré 3 ans et que la limite légale de l'art. 50 al. 1 let. a LEtr n'avait pas été atteinte. Au demeurant la recourante se prévaut uniquement de l'art. 50 al. 1 let. b LEtr.
3. 3.1 Selon l'art. 50 al. 1 let. b LEtr, après dissolution de la famille, le droit du conjoint et des enfants à l'octroi d'une autorisation de séjour et à la prolongation de sa durée de validité en vertu des art. 42 et 43 subsiste si la poursuite du séjour en Suisse s'impose pour des raisons personnelles majeures. L'art. 50 al. 1 let. b et al. 2 LEtr vise à régler les situations qui échappent aux dispositions de l'art. 50 al. 1 let. a LEtr, soit parce que le séjour en Suisse durant le mariage n'a pas duré trois ans ou parce que l'intégration n'est pas suffisamment accomplie ou encore parce que ces deux aspects font défaut mais que - eu égard à l'ensemble des circonstances - l'étranger se trouve dans un cas de rigueur après la dissolution de la famille (ATF 137 II 345 consid. 3.2.1 p. 348; 137 II 1 consid. 4.1 p. 7). A cet égard, c'est la situation personnelle de l'intéressé qui est décisive et non l'intérêt public que revêt une politique migratoire restrictive. Il s'agit par conséquent uniquement de décider du contenu de la notion juridique indéterminée "raisons personnelles majeures" et de l'appliquer au cas d'espèce, en gardant à l'esprit que l'art. 50 al. 1 let. b LEtr confère un droit à la poursuite du séjour en Suisse, contrairement à l'art. 30 al. 1 let. b LEtr (ATF 137 II 345 consid. 3.2.1 p. 348; 137 II 1 consid. 3 et les références citées). Comme il s'agit de cas de rigueur survenant à la suite de la dissolution de la famille, en relation avec l'autorisation de séjour découlant du mariage, les raisons qui ont conduit à sa dissolution revêtent par conséquent de l'importance. L'admission d'un cas de rigueur personnel survenant après la dissolution de la communauté conjugale suppose que, sur la base des circonstances d'espèce, les conséquences pour la vie privée et familiale de la personne étrangère liées à ses conditions de vie après la perte du droit de séjour découlant de la communauté conjugale (art. 42 al. 1 et 43 al. 1 LEtr) soient d'une intensité considérable (ATF 137 II 345). Le Tribunal fédéral a mis en lumière un certain nombre de situations dans lesquelles la poursuite du séjour en Suisse peut s'imposer. Celles-ci ne sont pas exhaustives (ATF 136 II 1 consid. 5.2 p. 3 s.). Parmi celles-ci figurent notamment les violences conjugales (art. 50 al. 2 LEtr et 77 al. 2 OASA), qui doivent revêtir une certaine intensité (ATF 136 II 1 consid. 5.3 p. 4), la réintégration fortement compromise dans le pays d'origine et le cas dans lequel le conjoint duquel dépend le droit de séjour de l'étranger décède (ATF 137 II 345 consid. 3.2.2 p. 349; 136 II 1 consid. 5.3 p. 4).
3.2 S'attachant à définir les rapports entre ces situations, la jurisprudence a déjà précisé que violence conjugale et réintégration fortement compromise peuvent, selon les circonstances et au regard de leur gravité, chacune - pour elle-même - constituer une raison personnelle majeure, ajoutant que, lorsqu'elles se conjuguent, elles justifient le maintien du droit de séjour du conjoint et des enfants (ATF 136 II 1 consid. 4 et 5 p. 2 ss).
3.3 Selon la jurisprudence actuelle, la mort du conjoint ne constitue en revanche pas un motif conduisant nécessairement à la prolongation de l'autorisation en vertu de l'art. 50 al. 1 let. b LEtr. Il convient plutôt de déterminer sur la base des circonstances de l'espèce si l'on est en présence d'un cas de rigueur (ATF 137 II 1), en particulier de celles qui ont prévalu avant et pendant le mariage, jusqu'à sa dissolution en raison du décès. La situation de l'étranger après le décès doit aussi être prise en compte. Ces éléments jouent un rôle important pour établir la volonté réelle des conjoints d'officialiser l'intensité des liens qui les unissaient et évaluer l'importance des conséquences qui découlent du décès du conjoint suisse sur la vie privée et familiale de l'étranger (ATF 137 II 345).
Force est de constater, selon l'expérience de la vie et le cours ordinaire des choses, que le lien conjugal est, d'une manière générale, bien réel et intense, au point que le décès du conjoint constitue l'un des événements majeurs de la vie de l'autre conjoint, d'autant plus grave et considérable qu'il a lieu dans un contexte migratoire. C'est la raison pour laquelle la jurisprudence doit être précisée en ce sens que, lorsqu'aucune circonstance particulière ne permet de douter du bien-fondé du mariage ni de l'intensité des liens entre les conjoints, il est présumé que le décès du conjoint suisse constitue une raison personnelle grave qui impose la poursuite du séjour en Suisse du conjoint étranger survivant au sens de l'art. 50 al. 1 let. b LEtr, sans qu'il soit nécessaire d'examiner encore le caractère fortement compromis de la réintégration de ce dernier dans le pays de provenance.
Cette présomption n'est pas irréfragable. Les autorités de police des étrangers peuvent démontrer l'existence de circonstances particulières permettant de douter de la réalité des liens qui unissaient les époux. Parmi celles-ci figurent notamment le cas d'un étranger qui aurait épousé en connaissance de cause un ressortissant suisse gravement atteint dans sa santé et dont l'espérance de vie est fortement réduite afin de se prévaloir abusivement des conséquences du décès, le cas d'un étranger qui aurait entamé une procédure de séparation ou de divorce peu avant le décès, ou encore, celui d'un étranger qui aurait mis fin à la vie commune avant le décès de son conjoint suisse, démontrant qu'au moment du décès la communauté conjugale était rompue.
3.4 Dans tous les cas, l'existence d'une des situations objectives conférant un droit à la poursuite du séjour ne prive pas les autorités de police des étrangers de mettre en évidence d'autres circonstances concrètes (condamnations pénales, recours à l'aide sociale, etc.) qui, à l'issue d'une appréciation globale au sens de l'art. 96 LEtr, auraient néanmoins pour effet que la poursuite du séjour en Suisse doive être refusée.
3.5 En l'espèce, l'instance précédente a refusé la poursuite du séjour parce que le mariage n'avait duré qu'un peu plus de deux ans et parce la réintégration de la recourante dans son pays d'origine n'était pas compromise. Ce raisonnement viole le droit fédéral en tant qu'il refuse la poursuite du séjour de la recourante en Suisse sans s'exprimer sur l'existence de circonstances particulières qui pourraient conduire à un tel refus. Au contraire, dans son recours en matière de droit public, la recourante se prévaut des circonstances pénibles liées au cancer puis au décès de son mari, notamment du fait qu'elle l'avait épaulé durant toute sa fin de vie, ce qui serait attesté par des lettres de sa belle-famille. Comme ces faits ne ressortent pas de l'arrêt attaqué, ils sont irrecevables (art. 99 al.1 LTF). Ils ne peuvent être pas être pris en considération par le Tribunal fédéral (art. 105 al. 1 LTF). Ils devront en revanche l'être, après renvoi de la cause, par l'instance précédente qui, à défaut de circonstances particulières (cf. consid. 3.3 et 3.4 ci-dessus) résultant d'un complément d'instruction, devra accorder une autorisation de séjour à la recourante.
3.6 Les enfants de la recourante invoquent le droit au regroupement familial avec une personne ayant le droit de séjourner de manière durable en Suisse, tel que déduit de l'art. 8 CEDH. Dans la mesure où leur mère ne disposait pas d'un tel droit, aux termes de l'arrêt attaqué, le Tribunal cantonal n'a pas examiné cette question, qui devra l'être si, au vu du résultat de l'instruction complémentaire, la recourante est autorisée à poursuivre son séjour en Suisse en application de l'art. 50 al. 1 let. b LEtr.
4. Le recours doit ainsi être admis, l'arrêt du 28 octobre 2011 annulé et la cause renvoyée à l'instance précédente pour instruction complémentaire et nouvelle décision dans le sens des considérants.
Il n'est pas perçu d'émoluments de justice, le Service de la population du canton de Vaud ayant agi dans l'exercice de ses attributions officielles sans que son intérêt patrimonial ne soit en cause (art. 66 al. 4 LTF). Les recourants, qui ont obtenu gain de cause, ont droit à des dépens (art. 68 al. 1 et 2 LTF).
Par ces motifs, le Tribunal fédéral prononce:
1. Le recours est admis. L'arrêt rendu le 28 octobre 2011par le Tribunal cantonal du canton de Vaud est annulé. La cause est renvoyée au Tribunal cantonal du canton de Vaud pour instruction complémentaire et nouvelle décision dans le sens des considérants.
2. Le canton de Vaud versera aux recourants une indemnité de dépens de 2'000 fr.
3. Le présent arrêt est communiqué au mandataire de la recourante, au Service de la population et à la Cour de droit administratif et public du Tribunal cantonal du canton de Vaud, ainsi qu'à l'Office fédéral des migrations.
Lausanne, le 10 juillet 2012
Au nom de la IIe Cour de droit public
du Tribunal fédéral suisse
Le Président: Zünd
Le Greffier: Dubey