Sachverhalt:
A. Der 1950 geborene, zuletzt als selbstständiger Lastwagenchauffeur tätig gewesene M._ meldete sich im November 2003 unter Hinweis auf ein Diskushernien- und Arthroseleiden zum Leistungsbezug bei der Invalidenversicherung an. Nach medizinischen und erwerblichen Abklärungen, worunter eine berufliche Abklärung durch die Abklärungsstelle (BEFAS; Bericht vom 25. Mai 2005) verneinte die IV-Stelle Bern mit Verfügung vom 19. Juli 2005 einen Anspruch auf Invalidenrente. Daran hielt sie auf Einsprache hin fest (Einspracheentscheid vom 18. August 2005). Nachdem das Verwaltungsgericht des Kantons Bern die hiegegen erhobene Beschwerde gutgeheissen und die Sache zur Einholung einer umfassenden, zeitlich aktuellen medizinischen Beurteilung an die IV-Stelle zurückgewiesen hatte (Entscheid vom 13. Dezember 2005), veranlasste diese eine interdisziplinäre Begutachtung. Gestützt auf das Gutachten der Dres. med. L._, Facharzt für Innere Medizin und Rheumatologie FMH, und H._, Facharzt für Psychiatrie und Psychotherapie, vom 13. September 2006 und 15. Mai 2007 wies die IV-Stelle das Rentenbegehren bei einem Invaliditätsgrad von 25 % verfügungsweise am 9. April 2008 ab, was das Verwaltungsgericht des Kantons Bern auf Beschwerde hin mit Entscheid vom 17. Oktober 2008 bestätigte.
Nachdem M._ wegen einer Dilatation der Aorta ascendens und des Aortenbogens im Februar 2009 am Herzen operiert worden war, meldete er sich am 19. März 2009 erneut zum Leistungsbezug bei der Invalidenversicherung an. Die IV-Stelle liess den Versicherten durch ihren Regionalen Ärztlichen Dienst (RAD), Frau Dr. med. K._, Fachärztin für Allgemeine Medizin FMH, untersuchen (Bericht vom 16. Februar 2010) und verneinte nach Einholung weiterer Stellungnahmen der RAD-Ärztin abermals einen Rentenanspruch, wobei sie den Invaliditätsgrad auf 35 % festsetzte (Verfügung vom 9. August 2011).
B. Die hiegegen erhobene Beschwerde wies das Verwaltungsgericht des Kantons Bern mit Entscheid vom 2. Juli 2012 ab.
C. M._ lässt Beschwerde in öffentlich-rechtlichen Angelegenheiten führen und beantragen, es sei ihm in Aufhebung des vorinstanzlichen Entscheids eine Rente der Invalidenversicherung zuzusprechen. Sinngemäss eventualiter beantragt er die Rückweisung der Streitsache an die IV-Stelle zur weiteren medizinischen Abklärung und Neuverfügung.
Die IV-Stelle Bern beantragt Abweisung der Beschwerde. Das Verwaltungsgericht des Kantons Bern und das Bundesamt für Sozialversicherungen haben auf eine Vernehmlassung verzichtet.

Erwägungen:
1. 1.1 Die Beschwerde in öffentlich-rechtlichen Angelegenheiten (<ref-law>) kann wegen Rechtsverletzung gemäss Art. 95 f. BGG erhoben werden. Das Bundesgericht legt seinem Urteil den Sachverhalt zugrunde, den die Vorinstanz festgestellt hat (<ref-law>), und kann deren Sachverhaltsfeststellung nur berichtigen oder ergänzen, wenn sie offensichtlich unrichtig ist oder auf einer Rechtsverletzung im Sinne von <ref-law> beruht (<ref-law>).
1.2 Die aufgrund medizinischer Untersuchungen gerichtlich festgestellte Arbeitsfähigkeit betrifft eine Tatfrage (<ref-ruling> E. 3.2 S. 397). Analoges gilt für die Frage, ob sich eine Arbeitsfähigkeit in einem bestimmten Zeitraum in einem rentenrevisionsrechtlich relevanten Sinne (<ref-law>; Art. 87 Abs. 3 und 4 IVV) verändert hat. Rechtlicher Natur sind demgegenüber die Fragen, welche Vergleichszeitpunkte im Rahmen einer Neuanmeldung heranzuziehen und wie hohe Anforderungen an das Glaubhaftmachen im Sinne von <ref-law> zu stellen sind. Ebenfalls Rechtsfragen sind die unvollständige Feststellung rechtserheblicher Tatsachen sowie die Missachtung des Untersuchungsgrundsatzes (Art. 43 Abs. 1, <ref-law>) und der Anforderungen an den Beweiswert von Arztberichten (<ref-ruling> E. 5.1 S. 232). Die konkrete Beweiswürdigung ist Tatfrage (in <ref-ruling> nicht publ. E. 4.1, vgl. jedoch SVR 2009 IV Nr. 53 S. 164 [9C_204/2009]; Urteil 8C_22/2012 vom 4. April 2012 E. 1.3).
2. Zu prüfen ist, ob das kantonale Gericht zu Recht eine rentenbegründende Verschlechterung der gesundheitlichen Situation im Zeitraum zwischen den Verfügungen der Beschwerdegegnerin vom 9. April 2008 und 9. August 2011 verneinte. Die Grundlagen über die Invalidität (<ref-law>), den Rentenanspruch (Art. 28 Abs. 2, Art. 29 Abs. 1 IVG) und die Invaliditätsbemessung nach dem Einkommensvergleich (<ref-law>; <ref-law>) sind im angefochtenen Entscheid richtig dargelegt. Gleiches gilt zu den bei einer Neuanmeldung des Versicherten analog zur Revision anwendbaren Regeln (<ref-law>; Art. 87 Abs. 3 f. IVV; <ref-ruling> E. 3 S. 132, 117 V 198 E. 3a; SVR 2011 IV Nr. 2 S. 7 E. 3.2 [9C_904/2009]), die Aufgabe des Arztes bei der Invaliditätsbemessung (<ref-ruling> E. 4 S. 99) und den Beweiswert ärztlicher Berichte bzw. Gutachten. Darauf wird verwiesen.
3. 3.1 Die Vorinstanz bejahte einen Neuanmeldungsgrund und erwog, der Gesundheitszustand des Beschwerdeführers habe sich seit dem rechtskräftig abgeschlossenen Verwaltungsverfahren gestützt auf die als beweiskräftig erachteten Berichte und Stellungnahmen der RAD-Ärztin Dr. med. K._ (vom 16. Februar, 29. April und 14. Juli 2010 sowie 20. April 2011) verschlechtert: Gemäss den Darlegungen der Frau Dr. med. K._ habe sich das Beschwerdebild seit dem Gutachten des Dr. med. L._ vom 13. September 2006 in somatischer Hinsicht insofern wesentlich verschlechtert, als dem Versicherten aufgrund der Aortenoperation keine höheren körperlichen Belastungen mehr zumutbar seien. In einer körperlich leichten, angepassten Tätigkeit (wechselbelastend, vorteilhafterweise überwiegend in sitzender Position, mit gelegentlichem Heben von Gewichten nicht mehr als 7 bis 10 kg, bzw. repetitivem Heben von Gewichten von nicht mehr als 3 kg, ohne anstrengende Arbeiten oder solche mit hoher Gefahrenquelle mit Unaufmerksamkeit) bestehe eine volle Arbeitsfähigkeit mit einer Leistungseinschränkung wegen der Problematik am Bewegungsapparat. Dieses Zumutbarkeitsprofil sei gestützt auf die Berichte der Poliklinik für Wirbelsäulenchirurgie des Spitals X._ vom 21. November 2008 und der Klinik Y._ vom 18. Februar 2009 definiert und würde insbesondere den auf die neue Herzsituation zurückzuführenden Einschränkungen angemessen Rechnung tragen.
3.2 Der Beschwerdeführer lässt einwenden, die Vorinstanz habe den Sachverhalt insoweit unrichtig und unvollständig festgestellt, als sie die sowohl durch den Hausarzt Dr. med. G._, als auch durch Dr. med. D._, Spitalzentrum Z._, bestätigte, seit anderthalb Jahren bestehende Verschlechterung des Gesundheitszustands verneint hätten. Die gesundheitliche Situation des Beschwerdeführers habe sich hinsichtlich des Herzens, des Rückens und der Augen verschlechtert, zudem seien ärztlicherseits beginnende neurologische Defizite (Vergesslichkeit, zeitweilig leichte Desorientierung) erwähnt. Das im Rahmen der neuropsychologischen Untersuchung vom 2. Juni 2010 durchgeführte Testverfahren habe Dr. med. D._ quantitativ nicht auswerten können. Es bestünden hingegen Hinweise auf eine Einschränkung der Aufmerksamkeits- und Gedächtnisleistungen, weshalb ein multidisziplinäres Gutachten anzuordnen sei.
4. 4.1 Sobald die Verwaltung, wie im Falle des Beschwerdeführers, auf eine Neuanmeldung eintritt, weil eine anspruchserhebliche Änderung des Sachverhalts glaubhaft gemacht ist (Art. 87 Abs. 3 und 4 IVV), kommt das Untersuchungsprinzip zum Tragen, nach welchem der Sachverhalt - hier die für die Annahme einer anspruchserheblichen Änderung wesentlichen Tatsachen - von Amtes wegen vollständig abgeklärt werden muss (vgl. <ref-law>); im Beschwerdefall gilt dasselbe für das kantonale Gericht (<ref-law>).
4.2 Der Untersuchungsgrundsatz schliesst die Beweislast im Sinne der Beweisführungslast begriffsnotwendig aus, da es - unter Vorbehalt der Mitwirkungspflichten der versicherten Person (<ref-law>) - Sache des Sozialversicherungsgerichts (oder der verfügenden Verwaltungsstelle) ist, für die Zusammentragung des Beweismaterials besorgt zu sein. Im Sozialversicherungsprozess tragen mithin die Parteien in der Regel eine Beweislast nur insofern, als im Falle der Beweislosigkeit der Entscheid zuungunsten jener Partei ausfällt, die aus dem unbewiesen gebliebenen Sachverhalt Rechte ableiten wollte. Diese Beweisregel greift allerdings erst Platz, wenn es sich als unmöglich erweist, im Rahmen des Untersuchungsgrundsatzes aufgrund einer Beweiswürdigung einen Sachverhalt zu ermitteln, der zumindest die Wahrscheinlichkeit für sich hat, der Wirklichkeit zu entsprechen (<ref-ruling> E. 3b S. 264).
5. 5.1 Der behandelnde Hausarzt Dr. med. G._, Facharzt für Allgemeine Medizin FMH, hielt in seinem Schreiben vom 14. September 2009 eine Verschlechterung der zerebralen Situation fest, indem er auf deutlich beginnende neuropsychologische Defizite mit Auswirkung auf die Konzentrationsfähigkeit hinwies. Seit der Herzoperation am 3. Februar 2009 sei das Kurzzeitgedächtnis deutlich gestört. Die beginnende zerebrovaskuläre Verschlusskrankheit mit neuropsychologischen Defiziten (Vergesslichkeit und zeitweiser Desorientierung) wurde anlässlich der durchgeführten Herzoperation in der Klinik Y._ durch Dr. med. B._, Spezialarzt FMH für Innere Medizin, festgestellt (Bericht vom 18. Februar 2009), worin explizit auf die auffallende Vergesslichkeit während des Gesprächs hingewiesen und zur Frage einer beginnenden Demenz eine Abklärung empfohlen wurde. Im Spitalzentrum Z._, Neurologie, fanden eine neuropsychologische und neurologische Untersuchung statt. Dr. med. D._ äusserte diagnostisch in seinem diesbezüglichen Bericht vom 8. Juni 2010 den Verdacht auf eine Einschränkung der Aufmerksamkeits- und Gedächtnisleistungen, wies aber gleichzeitig auf die Unmöglichkeit der quantitativen Auswertung der Untersuchungsresultate hin, da die Kooperation des Versicherten schlecht gewesen sei und inkonstante, teilweise widersprüchliche Resultate vorgelegen hätten. Er empfahl, sofern die kognitiven Defizite im Rahmen eines für die Invalidenversicherung erstellten Gutachtens eine Rolle spielen würden, eine Wiederholung der neuropsychologischen Untersuchung unbedingt in der italienischen Muttersprache des Versicherten.
5. 5.1 Der behandelnde Hausarzt Dr. med. G._, Facharzt für Allgemeine Medizin FMH, hielt in seinem Schreiben vom 14. September 2009 eine Verschlechterung der zerebralen Situation fest, indem er auf deutlich beginnende neuropsychologische Defizite mit Auswirkung auf die Konzentrationsfähigkeit hinwies. Seit der Herzoperation am 3. Februar 2009 sei das Kurzzeitgedächtnis deutlich gestört. Die beginnende zerebrovaskuläre Verschlusskrankheit mit neuropsychologischen Defiziten (Vergesslichkeit und zeitweiser Desorientierung) wurde anlässlich der durchgeführten Herzoperation in der Klinik Y._ durch Dr. med. B._, Spezialarzt FMH für Innere Medizin, festgestellt (Bericht vom 18. Februar 2009), worin explizit auf die auffallende Vergesslichkeit während des Gesprächs hingewiesen und zur Frage einer beginnenden Demenz eine Abklärung empfohlen wurde. Im Spitalzentrum Z._, Neurologie, fanden eine neuropsychologische und neurologische Untersuchung statt. Dr. med. D._ äusserte diagnostisch in seinem diesbezüglichen Bericht vom 8. Juni 2010 den Verdacht auf eine Einschränkung der Aufmerksamkeits- und Gedächtnisleistungen, wies aber gleichzeitig auf die Unmöglichkeit der quantitativen Auswertung der Untersuchungsresultate hin, da die Kooperation des Versicherten schlecht gewesen sei und inkonstante, teilweise widersprüchliche Resultate vorgelegen hätten. Er empfahl, sofern die kognitiven Defizite im Rahmen eines für die Invalidenversicherung erstellten Gutachtens eine Rolle spielen würden, eine Wiederholung der neuropsychologischen Untersuchung unbedingt in der italienischen Muttersprache des Versicherten.
5.2 5.2.1 Richtig ist zwar die Feststellung von Frau Dr. med. K._ in ihrem ärztlichen Bericht vom 7. April 2009, dass die vom Beschwerdeführer geltend gemachten Vergesslichkeit und Konzentrationsstörungen bereits insofern im psychiatrischen Gutachten des Dr. med. H._ vom 15. Mai 2007 Eingang fanden, als die subjektive Angabe des Beschwerdeführers, vergesslicher geworden zu sein, festgehalten wurde. Zur Frage der invalidenversicherungsrechtlichen Relevanz infolge einer allfälligen zwischenzeitlich eingetretenen Verschlechterung dieser Symptome ist aber damit nichts gesagt. Daran ändert auch nichts, wenn Frau Dr. med. K._ ihrerseits keinen Zusammenhang zwischen der festgestellten arteriellen Plaques und der postulierten kognitiven Minderleistung sah und ihrer Meinung nach bei einer stabilen Plaques keine Indikation für eine neuropsychologische Untersuchung, die überdies nicht der üblichen Abklärungsmethode einer beginnenden Demenz entspreche, bestehe (Stellungnahmen vom 29. April 2010 und 14. Juli 2010). Entgegen den Ausführungen von Frau Dr. med. K._ sind die kognitiven Minderleistungen indessen nicht (mehr) bloss subjektive Wahrnehmungen des Beschwerdeführers, wie sich aus oben Gesagtem ergibt.
5.2.2 Ebenso wenig finden sich medizinische Angaben, inwieweit sich das diagnostizierte Augenleiden in Form eines primären Offenwinkelglaukoms mit vermehrter Papillenexkavation und Gesichtsfelddefekten, welches zu einer eingeschränkten Fahrtauglichkeit führte (Bericht des Spitals X._, Klinik für Augenheilkunde, vom 6. September 2011), auf die verbleibende Arbeitsfähigkeit auswirkt. Die vorinstanzliche Argumentation, der nach Erlass der angefochtenen Verfügung (vom 9. August 2011) am 6. September 2011 erstellte Bericht des Spitals X._ nehme lediglich zur Fahrtauglichkeit Bezug, weshalb das darin diagnostizierte Augenleiden offensichtlich keine Auswirkungen auf die Arbeitsfähigkeit zeitige, greift indessen zu kurz. Dass die Ärzte des Spitals X._ keine Angaben zu einer allfälligen durch das Augenleiden bedingten Einschränkung der Arbeitsfähigkeit machten, lassen nicht zwangsläufig den Schluss fehlender diesbezüglicher Bedeutung für leidensadaptierte Tätigkeiten zu, zumal der Beschwerdeführer seit der Aufgabe seiner Tätigkeit als selbstständiger Lastwagenchauffeur im Jahr 2003 keiner Arbeit mehr nachgegangen war. Der Bericht datiert zwar knapp einen Monat nach Verfügungserlass und ist damit grundsätzlich nicht zu berücksichtigen, er lässt aber ohne Weiteres Rückschlüsse auf die bis 9. August 2011 bestehende Situation zu und ist daher in die Beurteilung miteinzubeziehen (vgl. <ref-ruling> E. 2.1 S. 243 mit Hinweis; <ref-ruling> E. 1b in fine S. 366).
5.3 Zusammenfassend fehlt es an hinreichender Aussagekraft der vorhandenen Arztberichte, namentlich mit Blick auf die geltend gemachten neurologischen Defizite und das festgestellte Augenleiden, zumal die RAD-Ärztin Frau Dr. med. K._ als Allgemeinmedizinerin über keine diesbezüglichen spezialärztlichen Ausbildungen verfügt. Damit ist der rechtserhebliche Sachverhalt mit Blick auf die Frage der Arbeitsfähigkeit zu wenig abgeklärt, weshalb der vorinstanzliche Entscheid rechtsverletzend auf unvollständiger Beweisgrundlage beruht (SVR 2011 IV Nr. 2 S. 7 E. 3.1 mit Hinweisen [9C_904/2009]; Urteil 9C_262/2012 vom 3. August 2012 E. 4.2). Mithin ist die Sache an die IV-Stelle zurückzuweisen, damit sie die notwendigen ergänzenden medizinischen Abklärungen in Form eines polydisziplinären Gutachtens in die Wege leite und über den Rentenanspruch neu befinde.
6. 6.1 Bei diesem Verfahrensausgang wird die Beschwerdegegnerin kosten- und entschädigungspflichtig (Art. 66 Abs. 1 und Art. 68 Abs. 1 BGG).
6.2 Die Höhe der Parteientschädigung ist entgegen der vom Rechtsvertreter des Beschwerdeführers eingereichten Kostennote vom 29. Oktober 2012 nicht auf Fr. 3'074.75 festzusetzen. Nach <ref-law> und Art. 2 des Reglements über die Parteientschädigung und die Entschädigung für die amtliche Vertretung im Verfahren vor dem Bundesgericht vom 31. März 2006 (SR 173.110.210.3) umfasst die Parteientschädigung die Anwaltskosten und die notwendigen Auslagen für die Prozessführung, wobei sich die Anwaltskosten aus dem Anwaltshonorar und dem Auslagenersatz zusammensetzen. Praxisgemäss wird für einen Normalfall Fr. 2'800.- zugesprochen, Auslagen und Mehrwertsteuer inbegriffen. Der in der Kostennote geltend gemachte Arbeitsaufwand von 11 Stunden (Fr. 2'750.-; zuzüglich Auslagen [Fr. 97.-] und Mehrwertsteuer [Fr. 227.75]) erscheint als unangemessen mit Blick darauf, dass die Streitsache nicht als überaus schwierig einzustufen ist und der vorinstanzliche Entscheid keine wesentlichen neuen tatsächlichen oder rechtlichen Gesichtspunkte enthält.

Demnach erkennt das Bundesgericht:
1. Die Beschwerde wird teilweise gutgeheissen. Der Entscheid des Verwaltungsgerichts des Kantons Bern, Sozialversicherungsrechtliche Abteilung, vom 2. Juli 2012 und die Verfügung der IV-Stelle Bern vom 9. August 2011 werden aufgehoben. Die Sache wird zu neuer Verfügung an die IV-Stelle Bern zurückgewiesen. Im Übrigen wird die Beschwerde abgewiesen.
2. Die Gerichtskosten von Fr. 500.- werden der Beschwerdegegnerin auferlegt.
3. Die Beschwerdegegnerin hat den Beschwerdeführer für das bundesgerichtliche Verfahren mit Fr. 2'800.- zu entschädigen.
4. Die Sache wird zur Neuverlegung der Kosten und der Parteientschädigung des vorangegangen Verfahrens an das Verwaltungsgericht des Kantons Bern zurückgewiesen.
5. Dieses Urteil wird den Parteien, dem Verwaltungsgericht des Kantons Bern, Sozialversicherungsrechtliche Abteilung, und dem Bundesamt für Sozialversicherungen schriftlich mitgeteilt.
Luzern, 7. Dezember 2012
Im Namen der I. sozialrechtlichen Abteilung
des Schweizerischen Bundesgerichts
Der Präsident: Ursprung
Die Gerichtsschreiberin: Polla