Faits :
A. Par jugement du 4 janvier 2018, le Tribunal de police de l'arrondissement de La Côte a reconnu X._ coupable de vol et d'infraction à la loi fédérale sur les étrangers (LEtr; RS 142.20), l'a condamné à une peine privative de liberté de 3 mois et a ordonné son expulsion pour une durée de 5 ans. Il l'a condamné aux frais de procédure.
B.
Statuant sur appel de X._ par jugement du 15 mai 2018, la Cour d'appel pénale du Tribunal cantonal vaudois l'a rejeté et a confirmé le jugement de première instance.
B.a. En substance, la condamnation repose sur les faits suivants.
Entre une date indéterminée au mois d'août 2017 et le 8 septembre 2017, date de son interpellation et de son incarcération, X._, ressortissant algérien dépourvu de papiers d'identité, est entré clandestinement en Suisse et y a séjourné alors qu'il faisait l'objet d'une mesure d'interdiction d'entrée en Suisse, valable jusqu'au 10 avril 2019.
Le 10 août 2017 à A._, X._ a pénétré dans un véhicule automobile non verrouillé, propriété de B._. A l'intérieur, il a dérobé un téléphone portable de type iPhone 4, qui se trouvait dans une sacoche posée sur la banquette arrière. B._ s'est constitué demandeur au pénal et au civil le 12 août 2017. Le téléphone portable lui a été restitué contre quittance.
B.b. L'extrait du casier judiciaire suisse concernant X._ fait état de 15 condamnations entre 2013 et 2016, dont 8 concernant des vols et 13 concernant des infractions à la LEtr.
C.
X._ forme un recours en matière pénale contre le jugement cantonal et conclut à sa réforme en ce sens qu'il est reconnu coupable de vol d'importance mineure et condamné à une amende de 120 fr. et qu'il est acquitté du chef d'infraction à la loi sur les étrangers. Il sollicite le bénéfice de l'assistance judiciaire.

Considérant en droit :
1.
Le Tribunal fédéral n'est pas une autorité d'appel, auprès de laquelle les faits pourraient être rediscutés librement. Il est lié par les constatations de fait de la décision entreprise (<ref-law>), à moins qu'elles n'aient été établies en violation du droit ou de manière manifestement inexacte au sens des art. 97 al. 1 et 105 al. 2 LTF, à savoir, pour l'essentiel, de façon arbitraire au sens de l'art. 9 Cst. Une décision n'est pas arbitraire du seul fait qu'elle apparaît discutable ou même critiquable; il faut qu'elle soit manifestement insoutenable et cela non seulement dans sa motivation mais aussi dans son résultat (<ref-ruling> consid. 2.3.1 p. 244). En matière d'appréciation des preuves et d'établissement des faits, il n'y a arbitraire que lorsque l'autorité ne prend pas en compte, sans aucune raison sérieuse, un élément de preuve propre à modifier la décision, lorsqu'elle se trompe manifestement sur son sens et sa portée, ou encore lorsque, en se fondant sur les éléments recueillis, elle en tire des conclusions insoutenables (<ref-ruling> consid. 1.1 p. 503; <ref-ruling> consid. 2.3 p. 266 et les références citées). Le Tribunal fédéral n'entre ainsi pas en matière sur les critiques de nature appellatoire (<ref-ruling> consid. 2.4 p. 368).
2.
Sans contester le vol du smartphone en cause, le recourant soutient qu'il s'agit d'une infraction d'importance mineure au sens de l'art. 172 ter CP, dès lors que le téléphone valait moins de 300 francs.
2.1. Selon l'<ref-law>, celui qui, pour se procurer ou procurer à un tiers un enrichissement illégitime, aura soustrait une chose mobilière appartenant à autrui dans le but de se l'approprier sera puni d'une peine privative de liberté de cinq ans au plus ou d'une peine pécuniaire.
L'art. 172 ter CP prévoit que, si l'acte ne visait qu'un élément patrimonial de faible valeur ou un dommage de moindre importance, l'auteur sera, sur plainte, puni d'une amende. Un élément patrimonial est de faible valeur au sens de cette disposition s'il ne dépasse pas 300 francs (<ref-ruling> consid. 3.1 p. 133 et arrêts cités).
Le critère déterminant est l'intention de l'auteur, non le résultat. L'art. 172 ter CP n'est applicable que si l'auteur n'avait d'emblée en vue qu'un élément patrimonial de faible valeur ou un dommage de moindre importance. Lorsque l'intention de l'auteur, y compris sous la forme du dol éventuel, portait sur un montant supérieur à la valeur limite admise, l'art. 172 ter CP ne trouve pas application, même si le montant du délit est inférieur à 300 francs (<ref-ruling> consid. 2a p. 199; <ref-ruling> consid. 3f p. 119; arrêt 6B_446/2018 du 17 juillet 2018 consid. 3.1).
Selon l'<ref-law>, agit intentionnellement quiconque commet un crime ou un délit avec conscience et volonté. L'auteur agit déjà intentionnellement lorsqu'il tient pour possible la réalisation de l'infraction et l'accepte au cas où celle-ci se produirait.
Déterminer ce qu'une personne a su, envisagé, voulu ou accepté relève des constatations de fait (<ref-ruling> consid. 6.3 p. 375 et les arrêts cités).
2.2. La cour cantonale a retenu que le recourant ignorait la valeur du téléphone et avait accepté l'éventualité de dérober un objet de valeur. Elle a relevé que le propriétaire du téléphone aurait pu l'acheter neuf la veille pour 800 francs. Le procédé consistant à visiter des véhicules corroborait l'intention de soustraire tout ce qui pouvait avoir de la valeur.
2.3. Le recourant se réfère à une liste de petites annonces qu'il a produite en appel, dont il ressort que le prix de vente d'un iPhone 4 d'occasion oscillait entre 20 et 100 fr. en 2016. Il rappelle que le plaignant avait acquis le téléphone pour une somme de 140 francs. Or ces éléments se rapportent au résultat de l'infraction et ne permettent pas de mettre en doute ce qu'il envisageait de voler.
Il affirme que son mode opératoire ne peut exclure l'application de l'art. 172 ter CP en se référant à l'arrêt publié aux <ref-ruling>, à teneur duquel le procédé utilisé (en l'occurrence, vol à la tire) ne dispense pas de l'analyse de l'intention de l'auteur. L'arrêt cite le cas d'un auteur qui a vu la personne lésée se faire remettre un billet de 100 fr. et s'empare de ce billet, pour conclure que les circonstances exactes d'un vol à la tire peuvent conduire à admette le vol d'importance mineure. Or en l'espèce, il est établi et non contesté que le recourant visitait des véhicules, qu'il a été appréhendé parce qu'il essayait d'ouvrir des portes de voitures (cf. jugement entrepris consid. 4.2 et 5.3) et qu'il ignorait la valeur du téléphone. Au vu des circonstances d'espèce, il ne saurait rien déduire en sa faveur de la jurisprudence précitée. L'affirmation selon laquelle quiconque s'empare d'un smartphone vieux de 6 ans a conscience que l'objet ne possède plus une grande valeur marchande, est purement appellatoire, partant irrecevable. En tant qu'il allègue qu'au vu de la présence d'une sacoche dans la voiture, son intention ne portait que sur l'iPhone 4, son procédé est également irrecevable.
En définitive, le recourant ne parvient pas à démontrer que la cour cantonale a arbitrairement retenu qu'il avait envisagé de dérober un élément patrimonial d'une valeur supérieure à 300 fr. et en avait accepté la possibilité. Son grief tiré d'une violation de l'<ref-law> est infondé et doit être rejeté.
3.
Le recourant conteste l'infraction à la LEtr et reproche à la cour cantonale d'avoir établi les faits de manière inexacte sur ce point.
3.1. Selon l'art. 5 LEtr, pour entrer en Suisse, tout étranger doit notamment avoir une pièce de légitimation reconnue pour le passage de la frontière et être muni d'un visa si ce dernier est requis (let. a) et ne pas faire l'objet d'une mesure d'éloignement ou d'une expulsion au sens des art. 66a ou 66a bis CP (let. d).
L'art. 115 al. 1 LEtr punit d'une peine privative de liberté d'un an au plus ou d'une peine pécuniaire quiconque contrevient aux dispositions sur l'entrée en Suisse (let. a) ou séjourne illégalement en Suisse (let. b).
3.2. La cour cantonale a retenu que, selon le rapport de police, le recourant, Algérien, faisait l'objet d'une interdiction d'entrée en Suisse notifiée, valable du 11 avril 2014 au 10 avril 2019. Le recourant avait admis tout au long de la procédure de première instance savoir qu'il n'avait pas le droit d'être en Suisse jusqu'en 2019 et avait déclaré qu'après le prononcé de l'interdiction d'entrée en Suisse, il avait quitté le pays pour y revenir. Il avait confirmé qu'il admettait les faits relatifs à sa condamnation pour infraction à la LEtr. Au sujet de sa demande d'asile, il avait précisé ne pas savoir ce qu'il en était mais avoir été contrôlé et informé que son statut n'était pas régulier. La cour cantonale a considéré que le recourant avait contrevenu aux dispositions sur l'entrée en Suisse en connaissance de cause. Il était conscient de n'avoir pas de titre de séjour en Suisse et du fait que sa demande d'asile avait dû être rejetée.
3.3. Le recourant conteste qu'on puisse admettre l'existence d'une décision d'interdiction d'entrée en Suisse sur la seule base du renseignement contenu dans le rapport de police. Il omet toutefois qu'il a admis tant devant la police (pce 4; PV d'audition du 2 septembre 2017, réponses aux demandes 4 et 8) que le ministère public (PV d'audition du 27 novembre 2017, l. 66 ss) ainsi que le juge de première instance (jugement du 4 janvier 2018 p. 4) qu'il était conscient de son interdiction d'entrer sur le territoire suisse. Cela étant, il est malvenu d'affirmer qu'un doute subsiste sur sa situation en matière de droit des étrangers. L'appréciation de la cour cantonale est exempte d'arbitraire sur ce point.
En tout état, le recourant ne conteste pas être entré clandestinement en Suisse au mois d'août 2017, dépourvu de papiers d'identité.
Au vu de ce qui précède, le grief du recourant doit être rejeté.
Pour le surplus, le recourant ne formule aucun grief contre la peine et le prononcé de l'expulsion.
4.
Le recours doit être rejeté dans la mesure où il est recevable. Comme il était dénué de chances de succès, la demande d'assistance judiciaire doit également être rejetée (<ref-law>). Le recourant devra donc supporter les frais judiciaires (<ref-law>), dont le montant sera toutefois fixé en tenant compte de sa situation financière, laquelle n'apparaît pas favorable (<ref-law>).

Par ces motifs, le Tribunal fédéral prononce :
1.
Le recours est rejeté dans la mesure où il est recevable.
2.
La demande d'assistance judiciaire est rejetée.
3.
Les frais judiciaires, arrêtés à 1'200 fr., sont mis à la charge du recourant.
4.
Le présent arrêt est communiqué aux parties et à la Cour d'appel pénale du Tribunal cantonal du canton de Vaud.
Lausanne, le 3 octobre 2018
Au nom de la Cour de droit pénal
du Tribunal fédéral suisse
Le Président : Denys
La Greffière : Klinke