Faits :
A.
A.a. X._, ressortissant camerounais né en 1979, est entré en Suisse en septembre 2004 sous un alias et a obtenu une autorisation de séjour pour études valable pour une année. Parti pour l'étranger en mai 2006, il est revenu en Suisse en novembre 2006 et a demandé l'asile sous sa véritable identité, requête qui a été rejetée définitivement par arrêt du Tribunal administratif fédéral du 12 mars 2007, l'intéressé ayant été sommé de quitter le pays.
X._ s'est opposé aux démarches tendant à son renvoi et est parti dans la clandestinité jusqu'à son interpellation, en août 2007, à son retour de France. Il a été placé en détention administrative le 17 août 2007. Après avoir refusé d'embarquer sur un vol à destination du Cameroun le 24 août 2007, l'intéressé a été libéré le 12 octobre 2007, en raison de son projet de mariage avec une ressortissante suisse, procédure toutefois annulée en décembre 2007 à la demande des fiancés. Ce même mois, X._ a entamé une nouvelle procédure de mariage en vue d'épouser une ressortissante camerounaise, titulaire d'un permis d'établissement; en novembre 2008, l'Etat civil vaudois s'y est opposé en raison d'un abus manifeste du droit au mariage. L'intéressé a ensuite disparu dans la clandestinité jusqu'à son interpellation par la police en janvier 2009. Placé en détention préventive, puis condamné pénalement (cf. let. A.b infra), X._ a été mis en détention administrative en février 2010 et renvoyé par vol spécial à destination du Cameroun le 3 mars 2010; il est revenu en Suisse quelques jours plus tard.
A.b. Durant ses séjours successifs en Suisse, X._, qui est connu des services de police sous différents alias, a fait l'objet de plusieurs condamnations pénales. En mars 2007, il s'est vu infliger une amende de 480 fr. pour infraction à la loi fédérale sur les stupéfiants (LStup). En février 2009, il a été condamné à 40 jours-amende avec sursis pour faux dans les certificats, séjour illégal, contravention à la législation sur les étrangers, activité lucrative sans autorisation et contravention à la LStup.
Par jugement du 23 février 2010, le Tribunal correctionnel de l'arrondissement de Lausanne a condamné X._ à 24 mois de privation de liberté, assortie du sursis partiel et d'une amende de 500 fr., pour faux dans les certificats, blanchiment d'argent, crime et contravention à la LStup ainsi que séjour illégal, peine d'ensemble partiellement complémentaire à celle prononcée en février 2009. L'exécution de la peine privative de liberté portant sur 12 mois a été suspendue et un délai d'épreuve de 3 ans fixé. Il a été retenu que le mis en cause, en plus de séjourner sans autorisation en Suisse, avait utilisé des papiers d'identité appartenant à des tiers pour s'identifier ou travailler, et qu'il avait participé à un trafic de cocaïne (76,6 gr de substance pure). Sa culpabilité liée aux comportements pénaux enregistrés entre 2005 et 2008 a été jugée importante, les juges pénaux s'étant notamment déclarés convaincus que X._ "était une cheville ouvrière d'un trafic à large échelle". A sa décharge, l'intéressé s'est vu attester par le Tribunal correctionnel qu'il avait "toujours cherché à avoir une activité professionnelle 'honnête', qui n'était délictueuse que par le fait des usurpations d'identité et du défaut de permis de travail adéquat"; l'intéressé avait en outre donné satisfaction à ses employeurs. Son pronostic n'était ainsi "pas a priori complètement défavorable".
En septembre 2011, l'intéressé a été condamné à 20 jours de privation de liberté pour séjour illégal; en septembre 2012, à 10 jours de privation de liberté pour séjour illégal.
A.c. En décembre 2010, X._ a, sous un alias, ouvert une procédure de mariage auprès de l'Etat civil en vue d'épouser Y._, réfugiée originaire du Congo, titulaire d'un permis d'établissement. Le 18 février 2011, X._ et Y._ ont demandé au Service de la population du canton de Vaud (ci-après: le Service cantonal) de délivrer au premier une autorisation de séjour jusqu'à son mariage avec la seconde. Le 18 mars 2011, Y._ a cependant annoncé à l'Etat civil qu'elle annulait la procédure de mariage.
Le 18 janvier 2011, l'Office fédéral des migrations (depuis le 1er janvier 2015, le Secrétariat d'Etat aux migrations; ci-après: le SEM) a prononcé une interdiction d'entrée en Suisse à l'encontre de X._ pour une durée indéterminée. Le Service cantonal a prononcé son renvoi le 20 mai 2011. X._ a été placé en détention administrative le 13 octobre 2011 et, dans ce contexte, auditionné par une délégation camerounaise.
Le 24 août 2011, Y._ a donné naissance aux jumeaux A._ et B._, que X._ a pu finalement reconnaître en mars 2012, ensuite de complications administratives dues à des divergences d'identité.
Le 20 décembre 2011, Y._ a sollicité une autorisation de séjour en faveur de l'intéressé en vue de la conclusion de leur mariage, que le Service cantonal a refusé de délivrer, ainsi que toute autre autorisation de séjour, par décision du 13 janvier 2012, contre laquelle aucun recours n'a été déposé.
La détention administrative de X._ a été levée le 16 février 2012 et celui-ci incarcéré jusqu'au 7 mars 2012 en exécution d'une peine privative de liberté prononcée en 2011. Le 17 février 2012, le SEM a demandé à l'Ambassade du Cameroun de délivrer un laissez-passer à X._ pour lui permettre de rentrer dans son pays d'origine. Le 7 mars 2012, l'intéressé a été placé en détention administrative, qui a été prolongée jusqu'au 12 octobre 2012, date de la mise en liberté de l'intéressé ensuite d'une péjoration de sa santé psychique ayant nécessité une hospitalisation (idées suicidaires) et en l'absence de réaction des autorités camerounaises.
Entendu par la police le 20 juillet 2013, X._ a notamment déclaré qu'il avait vécu au Cameroun jusqu'à l'âge de 25 ans et qu'il avait, ensuite du renvoi prononcé à son encontre en décembre 2006, vécu clandestinement en Suisse jusqu'en 2010. Depuis son retour du Cameroun, il avait travaillé pendant presque une année comme électricien à Lausanne, sous un faux nom. Depuis son arrestation, le 12 octobre 2011, il ne travaillait plus et vivait des revenus de sa fiancée et de petits travaux pour l'association "Dites non à la drogue-oui à la vie". Par attestation du 23 juillet 2013, cette dernière a déclaré remercier X._ pour son engagement social, depuis janvier 2013, dans des activités de sensibilisation des jeunes aux risques liés à la consommation de drogue.
Le 5 août 2013, l'Etat civil a imparti un délai à Y._ et X._ afin d'établir la légalité du séjour du fiancé, sans quoi une décision de non-entrée en matière sur la procédure de mariage serait rendue; le délai a été par la suite suspendu dans l'attente de la décision du Service cantonal sur le plan du droit des étrangers.
B.
Le 26 septembre 2013, Y._ et X._ ont demandé au Service cantonal de délivrer à X._ une autorisation de séjour en vue de mariage. Traitant cette requête en tant que demande de réexamen de la décision de refus d'autorisation du 13 janvier 2012, le Service cantonal l'a déclarée irrecevable, subsidiairement rejetée et a prononcé le renvoi de X._ par décision du 28 novembre 2013.
En janvier 2014, Y._ et X._ sont devenus parents de C._.
Par arrêt du 12 septembre 2014, la Cour de droit administratif et public du Tribunal cantonal du canton de Vaud (ci-après: le Tribunal cantonal) a rejeté le recours formé par Y._ et X._ contre la décision du 28 novembre 2013, tout en précisant le dispositif de la décision en ce sens que la demande de reconsidération était recevable et que, sur le fond, elle était rejetée, ladite décision étant confirmée pour le surplus.
C.
Le 15 octobre 2014, Y._ et X._ ont interjeté un recours en matière de droit public auprès du Tribunal fédéral contre l'arrêt du Tribunal cantonal du 12 septembre 2014. Ils concluent, principalement, à l'annulation de l'arrêt du 12 septembre 2014 et à sa réforme, en ce sens que la demande de reconsidération du 26 septembre 2013 est admise et qu'une autorisation de séjour, respectivement une tolérance de séjour, en vue de mariage est délivrée à X._; subsidiairement, à l'annulation de l'arrêt attaqué et au renvoi de la cause au Tribunal cantonal pour nouvelle décision.
Le Service cantonal renonce à se déterminer sur le recours. Le Tribunal cantonal se réfère à l'arrêt entrepris. Le SEM conclut au rejet du recours.

Considérant en droit :
1.
1.1. Selon l'art. 83 let. c ch. 2 LTF, le recours en matière de droit public est irrecevable contre les décisions relatives à une autorisation de droit des étrangers à laquelle ni le droit fédéral ni le droit international ne donnent droit. D'après la jurisprudence, il suffit qu'il existe un droit potentiel à l'autorisation, étayé par une motivation soutenable, pour que cette clause d'exclusion ne s'applique pas et que, partant, la voie du recours en matière de droit public soit ouverte (<ref-ruling> consid. 1.1 p. 179; arrêt 2C_14/2014 du 27 août 2014 consid. 1, non publié in <ref-ruling>).
En l'espèce, X._ fait ménage commun avec Y._ et leurs enfants A._, B._ et C._, ces quatre derniers étant titulaires d'une autorisation d'établissement et disposant partant d'un droit de présence assuré en Suisse. Les recourants ont initié une procédure préparatoire de mariage qui (bien que brièvement interrompue lorsque la fiancée avait annoncé à l'Etat civil, le 18 mars 2011, qu'elle annulait cette procédure, mais reprise entretemps) est actuellement suspendue dans l'attente que le recourant apporte la preuve de la légalité de son séjour en Suisse. Se prévalant de l'art. 12 CEDH au titre du droit au mariage et, subsidiairement, de l'art. 8 CEDH au titre du droit au respect de la vie familiale dans la perspective d'obtenir une autorisation de séjour, respectivement une tolérance de séjour en vue de mariage, le recourant est susceptible d'avoir un droit à l'obtention d'un tel titre de séjour provisoire (cf. <ref-ruling> consid. 1.1 p. 332; arrêt 2C_962/2013 du 13 février 2015 consid. 1.2), permettant aux recourants, sous l'angle de l'art. 83 let. c ch. 2 LTF, de former un recours en matière de droit public. La question de savoir si c'est ou non à juste titre que les juges cantonaux ont refusé un tel droit et confirmé le refus du Service cantonal de délivrer au recourant une autorisation de séjour pour la durée de la préparation et de la célébration de son mariage en Suisse, et le prononcé de son renvoi de Suisse ressortit au fond et non à la recevabilité (cf. <ref-ruling> consid. 1.1 p. 332; <ref-ruling> consid. 1.1 p. 179; arrêt 2C_117/2012 du 11 juin 2012 consid. 1.1).
1.2. Pour le surplus, l'arrêt attaqué est une décision finale (<ref-law>), rendue en dernière instance cantonale par un tribunal supérieur (art. 86 al. 1 let. d et al. 2 LTF). Déposé en temps utile (<ref-law>) et dans les formes prescrites (<ref-law>) par les destinataires de l'arrêt attaqué qui ont qualité pour recourir au sens de l'<ref-law>, le recours en matière de droit public est par conséquent recevable.
2.
2.1. Saisi d'un recours en matière de droit public, le Tribunal fédéral examine librement la violation du droit fédéral (cf. art. 95 let. a et 106 al. 1 LTF), sous réserve des exigences de motivation figurant à l'<ref-law>. Aux termes de cet alinéa, le Tribunal fédéral n'examine la violation de droits fondamentaux que si ce grief a été invoqué et motivé par le recourant. Tel n'est pas le cas des griefs tirés de la dignité humaine (art. 7 Cst.), de l'interdiction de l'arbitraire (art. 9 Cst.) et du droit d'être entendu (art. 29 al. 2 Cst.), qui doivent dès lors être d'emblée déclarés irrecevables.
2.2. Dans sa décision du 28 novembre 2013, le Service cantonal avait traité la demande d'autorisation de séjour en faveur du recourant en tant que requête en réexamen de la décision de refus du 13 janvier 2012 et l'avait déclarée irrecevable, subsidiairement rejetée. Saisis d'un recours contre la décision du 28 novembre 2013, les juges cantonaux l'ont certes rejeté, mais ont néanmoins réformé le dispositif de la décision en ce sens que la demande de reconsidération du 26 septembre 2013 était recevable et rejetée, ce qui implique que le Tribunal cantonal a procédé à une analyse au fond complète de la situation des recourants. Le Tribunal fédéral pourra ainsi également revoir le fond dans les limites de la procédure qui lui est propre.
2.3. Le Tribunal fédéral conduit son raisonnement juridique sur la base des faits établis par l'autorité précédente (<ref-law>), à moins que ces faits n'aient été établis de façon manifestement inexacte, ce qui correspond à la notion d'arbitraire (<ref-ruling> consid 10.1 p. 445; <ref-ruling> consid. 7.1 p. 51), ou en violation du droit au sens de l'<ref-law> (cf. <ref-law>), et si la correction du vice est susceptible d'influer sur le sort de la cause (<ref-law>). Il appartient au recourant qui entend s'écarter des faits ressortant de l'arrêt attaqué de le démontrer de manière précise (<ref-ruling> consid. 10.1 p. 445).
3.
L'arrêt attaqué revient à refuser de délivrer au recourant une autorisation de séjour, respectivement une tolérance, en vue de son mariage prévu avec la recourante, et à prononcer son renvoi de Suisse. L'objet de la présente contestation ne porte donc pas sur l'octroi d'une autorisation de séjour par regroupement familial au sens de l'art. 43 al. 1 LEtr puisque le couple n'est pas marié, mais sur l'obtention, directement fondée sur la CEDH, d'une autorisation de séjour pour la durée de la préparation et de la célébration du mariage des recourants en Suisse. Il convient donc d'examiner à quelles conditions le droit d'un étranger à pouvoir séjourner en Suisse en vue de s'y marier peut être déduit du droit au mariage garanti par l'art. 12 CEDH, voire de l'art. 8 CEDH, respectivement des art. 14 et 13 Cst.
4.
L'art. 14 Cst. et l'art. 12 CEDH garantissent en principe le droit au mariage à toute personne physique majeure, quelle que soit sa nationalité - y compris les apatrides - et sa religion (<ref-ruling> consid. 3 p. 46; <ref-ruling> consid. 3.5 p. 357).
4.1. Dans une affaire O'Donoghue et al., la Cour EDH a estimé inadmissible que les requérants en cause, dont l'intention de se marier était sincère et ne visait pas à contourner les lois d'immigration, n'avaient pas pu obtenir un certificat les autorisant à se marier en raison, d'abord, de la situation personnelle du fiancé qui était entré illégalement au Royaume-Uni et était dépourvu de titre de séjour, puis, par la suite, faute de disposer des moyens leur permettant de s'acquitter des frais de dossier (cf. arrêt de la Cour EDH O'Donoghue et al. c. Royaume-Uni, du 14 décembre 2010, req. 34848/07, Rec. 2010, par. 85 ss).
4.2. A la lumière de cet arrêt, le Tribunal fédéral a retenu que le système mis en place par le législateur suisse pouvait s'avérer contraire à l'art. 12 CEDH (et à l'art. 14 Cst.) lorsqu'un étranger, bien qu'en situation irrégulière en Suisse, désirait néanmoins réellement et sincèrement se marier; en effet, en cas de refus de l'autorité de police des étrangers de régulariser - même temporairement - sa situation, il ne pourrait pas, en vertu de l'<ref-law>, concrétiser son projet en Suisse (ATF <ref-ruling> consid. 3.5 p. 357 s.; arrêt 2C_117/2012 du 11 juin 2012 consid. 4.2).
A la faveur d'une interprétation conforme de la législation suisse à l'art. 12 CEDH, le Tribunal fédéral a soumis l'octroi d'une autorisation de séjour en vue de mariage aux conditions suivantes: les autorités de police des étrangers sont tenues de délivrer un titre de séjour en vue du mariage lorsqu'il n'y a pas d'indice que l'étranger entende, par cet acte, invoquer abusivement les règles sur le regroupement familial, et qu'il apparaît clairement que l'intéressé remplira les conditions d'une admission en Suisse après son union (cf. art. 17 al. 2 LEtr par analogie). Dans un tel cas, il serait en effet disproportionné d'exiger de l'étranger qu'il rentre dans son pays pour s'y marier ou pour y engager à distance une procédure en vue d'obtenir le droit de revenir en Suisse pour se marier. En revanche, dans la situation inverse, soit si, en raison des circonstances, notamment de la situation personnelle de l'étranger, il apparaît d'emblée que ce dernier ne pourra pas, même une fois marié, être admis à séjourner en Suisse, l'autorité de police des étrangers pourra renoncer à lui délivrer une autorisation de séjour provisoire en vue du mariage; il n'y a en effet pas de raison de l'autoriser à séjourner en Suisse pour s'y marier alors qu'il ne pourra de toute façon pas, par la suite, y vivre avec sa famille (ATF <ref-ruling> consid. 3.7 p. 360, confirmé in <ref-ruling> consid. 4 p. 47; cf. Besson/ Kleber, ad art. 12 CEDH, in Code annoté de droit des migrations, vol. I [Nguyen/Amarelle (éd.) ], 2014, n. 9 p. 48).
Il convient partant de vérifier si les recourants satisfont aux critères susmentionnés, de manière à ce que, dans l'affirmative, le recourant puisse prétendre à une autorisation de séjour de courte durée en vue de préparer son mariage avec la recourante en Suisse (cf. <ref-ruling> consid. 3.5.2 p. 48; arrêt 2C_117/2012 du 11 juin 2012 consid. 4.2).
4.3. Selon les faits établis par le Tribunal cantonal, l'intéressé a ouvert une procédure de mariage en vue d'épouser la recourante en décembre 2010. En février 2011, le couple a conjointement demandé la délivrance à X._ d'une autorisation de séjour en Suisse jusqu'au mariage. Malgré l'annonce de la recourante, en mars 2011, de l'annulation de la procédure de mariage, celle-ci a été reprise par la suite. En dépit des périodes de détention administrative et pénale concernant l'intéressé, les recourants ont persévéré dans leurs démarches tendant à la célébration du mariage. La recourante a ainsi sollicité une autorisation de séjour en faveur du recourant en vue de la conclusion du mariage en décembre 2011 et, à la suite du refus des autorités, les recourants ont déposé une nouvelle demande d'autorisation de séjour en vue de mariage le 26 septembre 2013. Par ailleurs, la recourante a donné naissance à des jumeaux en août 2011 et à une fille en 2014, que le recourant a reconnus. Il a également été constaté par la précédente instance que le recourant vivait auprès de sa fiancée, qui l'entretenait, et de leurs enfants communs.
Si le recourant avait annoncé le projet, non concrétisé, de se marier avec une Suissesse en 2007 et s'était vu, en 2008, refuser la célébration d'une union avec une ressortissante camerounaise, titulaire d'une autorisation d'établissement, en raison d'un abus manifeste du droit au mariage, le Tribunal cantonal a retenu que la volonté des recourants de se marier était sincère et réelle. Sur la base de ces faits, il n'est pas contestable que la première condition posée par la jurisprudence, soit l'absence d'une intention d'abuser de l'institution du mariage à des fins migratoires, est partant remplie.
4.4. Il ressort également des constatations cantonales que la procédure de mariage, initiée le 18 mars 2011, a suivi son cours et est actuellement suspendue dans l'attente que le recourant établisse la légalité de son séjour en Suisse. Il y a donc lieu d'admettre que la condition selon laquelle, pour pouvoir tomber dans le champ de protection du droit au mariage, les projets du couple doivent être suffisamment concrets, est également réalisée.
5.
Il convient encore de vérifier si, au regard des circonstances du cas d'espèce, il apparaît d'emblée que le recourant, une fois marié, pourrait être admis à séjourner en Suisse. Ceci conduit à se demander si les conditions de fond qui président à l'octroi d'une autorisation de séjour "ordinaire", c'est-à-dire d'un titre non limité à la préparation et célébration du mariage, seraient vraisemblablement réunies en cas de mariage.
5.1. Aux termes de l'art. 43 al. 1 LEtr, le conjoint étranger du titulaire d'une autorisation d'établissement ainsi que ses enfants célibataires étrangers de moins de 18 ans ont droit à l'octroi d'une autorisation de séjour et à la prolongation de sa durée de validité, à condition de vivre en ménage commun avec lui. A l'instar de l'art. 13 al. 1 Cst., l'art. 8 par. 1 CEDH, dont se prévalent les recourants sous l'angle de la protection de leur vie familiale, peut être invoqué par l'étranger afin de s'opposer à une éventuelle séparation de sa famille, lorsque sa relation avec une personne de sa famille ayant le droit de résider durablement en Suisse est étroite et effective (cf. <ref-ruling> consid. 1.3 p. 287; <ref-ruling> consid. 1.3.1 p. 145). En cas de mariage avec Y._, le recourant remplirait ces conditions.
5.2. D'après l'art. 51 al. 2 let. b LEtr, toutefois, les droits prévus à l'art. 43 LEtr s'éteignent s'il existe des motifs de révocation au sens de l'art. 62 LEtr. Selon l'art. 62 let. b et c LEtr (cf. aussi l'art. 80 al. 1 let. a OASA [RS 142.201]), l'autorité compétente peut révoquer une autorisation, à l'exception de l'autorisation d'établissement, ou une autre décision fondée sur la présente loi, lorsque l'étranger a été condamné à une peine privative de liberté de longue durée (...), ou lorsqu'il attente de manière grave ou répétée à la sécurité et l'ordre publics en Suisse ou à l'étranger, les met en danger ou représente une menace pour la sécurité intérieure ou extérieure de la Suisse.
5.3. En l'espèce, les conditions d'extinction du droit à l'octroi d'un titre de séjour en Suisse en vertu de l'art. 43 al. 1 LEtr sont remplies; les recourants ne le remettent d'ailleurs pas en cause. En effet, la condamnation du recourant, le 23 février 2010, à 24 mois de privation de liberté, soit à une peine supérieure à un an, pour faux dans les certificats, blanchiment d'argent, crime et contravention à la LStup ainsi que séjour illégal, tombe sous le coup de l'art. 62 let. b LEtr (cf. <ref-ruling> consid. 2.1 p. 18; <ref-ruling> consid. 4.2 p. 379 ss; arrêt 2C_127/2015 du 2 avril 2015 consid. 5.1; cf. aussi l'énumération des infractions à l'art. 121 al. 3 let. a Cst., incluant le "trafic de drogue"). Par ailleurs, le recourant a été, entre 2007 et 2012, condamné pénalement à plusieurs reprises, y compris pour son implication dans un trafic de cocaïne à large échelle, ce qui dénote en outre une atteinte à la fois grave et répétée à la sécurité et l'ordre publics en Suisse, au regard de l'art. 62 let. c LEtr (cf. <ref-ruling> consid. 2.2.1 p. 20; <ref-ruling> consid. 3.3 p. 303 s.; <ref-ruling> consid. 4.2-4.4 p. 185 ss; arrêts 2C_655/2011 du 7 février 2012 consid. 9.2; 2C_242/2011 du 23 septembre 2011 consid. 3.3.3).
5.4. Une révocation ou le refus d'octroi d'une autorisation de séjour ne se justifient cependant que si la pesée des intérêts à effectuer dans le cas d'espèce fait apparaître la mesure comme proportionnée au sens des art. 5 al. 2 Cst. et 96 LEtr (cf. ATF <ref-ruling> consid. 4.3 p. 381 s.; arrêt 2C_791/2013 du 22 octobre 2013 consid. 5). Il convient donc de prendre en considération la gravité de la faute commise, le degré d'intégration respectivement la durée du séjour effectué en Suisse et le préjudice que l'intéressé et sa famille auraient à subir en raison de la mesure (cf. art. 96 al. 1 LEtr; ATF <ref-ruling> consid. 4.3 p. 381 s.).
Quand le refus d'octroyer une autorisation de séjour se fonde sur la commission d'une infraction, la peine infligée par le juge pénal est le premier critère servant à évaluer la gravité de la faute et à procéder à la pesée des intérêts en présence (cf. arrêts 2C_406/2013 du 23 septembre 2013 consid. 6.2; 2C_26/2011 du 6 juin 2011 consid. 3.2). La jurisprudence se montre particulièrement rigoureuse avec les ressortissants étrangers qui se livrent au trafic de drogue, surtout s'ils ne sont pas eux-mêmes consommateurs, mais agissent par pur appât du gain (arrêts 2C_117/2012 du 11 juin 2012 consid. 4.5.1; 2C_758/2010 du 22 décembre 2010 consid. 6.2). La pesée des intérêts prévue par la LEtr se confond avec celle que le juge doit accomplir lors de la mise en oeuvre du droit à la protection de la vie familiale dont se prévalent les recourants (cf. art. 8 par. 2 CEDH; <ref-ruling> consid. 2.1 p. 287 s.), étant précisé que la prévention des infractions pénales et la mise en oeuvre d'une politique restrictive en matière de séjour des étrangers constituent des buts légitimes au regard de cette disposition conventionnelle (<ref-ruling> consid. 2.2.1 p. 156; arrêt 2C_406/2013 du 23 septembre 2013 consid. 6.3). L'examen selon l'art. 8 par. 2 CEDH inclut la prise en considération de l'intérêt supérieur de l'enfant et de son droit à ne pas être séparé de ses parents (art. 3 par. 1 et 9 par. 1 CDE [RS 0.107]; cf. arrêts 2C_613/2014 du 8 janvier 2015 consid. 3.6; 2C_356/2014 du 27 août 2014 consid. 4.1; voir aussi <ref-ruling> consid. 3.2 p. 148).
5.4.1. Les recourants reprochent au Tribunal cantonal d'avoir violé les art. 8 CEDH, 3 et 9 CDE ainsi que le principe de la proportionnalité en négligeant de dûment tenir compte, dans le cadre de leur appréciation générale de leur situation, du fait que le recourant n'avait plus commis d'activités délictueuses depuis février 2009, que la vie de famille qu'il avait fondée avait marqué un tournant dans sa vie et, qu'outre ses activités bénévoles en matière de prévention contre la drogue, le recourant pouvait disposer d'un contrat de travail qui lui permettrait de subvenir aux besoins de sa famille. Tous ces éléments indiquaient que le recourant ne représentait plus de danger pour l'ordre et la sécurité publics justifiant de séparer sa famille et encore moins de lui dénier le droit de se marier en Suisse.
5.4.2. Les juges cantonaux ont retenu que s'il fallait admettre que les recourants menaient une vie familiale qui semblait avoir marqué un tournant dans la vie du recourant, lequel s'était depuis lors écarté de la délinquance, s'engageait pour la lutte contre la drogue, avait travaillé près d'une année comme électricien sous une fausse identité et disposait d'une promesse d'embauche si son statut était régularisé, ces aspects a priori favorables étaient toutefois contrebalancés par plusieurs éléments. A titre principal, le recourant avait en effet été condamné, en 2010, à 24 mois de privation de liberté, en particulier pour des infractions graves en matière de stupéfiants (trafic portant sur 76,6 gr de cocaïne pure); si son pronostic pénal avait été considéré comme "pas a priori complètement défavorable", sa culpabilité avait été jugée importante et le recourant avait été qualifié de cheville ouvrière d'un trafic à large échelle en pleine expansion. S'ajoutait à cela que le recourant avait déjà été condamné pour des infractions à la LStup par le passé, ce qui ne l'avait pas empêché de récidiver. La reprise d'une "vie normale" devait en outre être relativisée, dès lors qu'après sa condamnation pénale du 23 février 2010, le recourant avait dû être renvoyé par vol spécial au Cameroun le 3 mars 2010, mais était revenu en Suisse quelques jours plus tard et avait depuis lors subi deux condamnations pour séjour illégal, dont la dernière datait de 2012. La vie commune du recourant avec son épouse avait de plus été entrecoupée par de longues périodes d'incarcération pénale, respectivement de détention administrative en vue de son renvoi vers le Cameroun (interrompue le 12 octobre 2012 pour des raisons de santé et à défaut de réponse des autorités camerounaises à la demande de laissez-passer). Au vu des délits commis par le recourant en Suisse et de la précarité de son séjour en résultant, les recourants avaient par ailleurs pris le risque de fonder une famille alors qu'il était clair que l'intéressé était menacé de renvoi. A l'issue de sa pesée des intérêts, le Tribunal cantonal est parvenu à la conclusion que le Service cantonal avait à juste titre estimé que l'intérêt privé du recourant à mener en Suisse une vie de famille avec la recourante et leurs enfants communs cédait devant l'intérêt public à son éloignement.
5.4.3. Il y a lieu de souscrire à l'analyse effectuée par les précédents juges. Ceux-ci ont en effet, contrairement à ce que prétendent les recourants, dûment pris en considération l'évolution positive du parcours de vie du recourant depuis la levée de sa détention administrative le 12 octobre 2012. A bon droit, ils ont cependant opposé ce point positif encore récent et donc fragile aux multiples infractions pénales commises par l'intéressé, dont celle en matière de trafic de stupéfiants dans lequel le recourant s'était vu confirmer un rôle charnière, jugée le 23 février 2010, s'est révélée particulièrement grave. A ce titre, il n'est pas inutile de rappeler la jurisprudence "Reneja" (<ref-ruling>, confirmé sous l'empire de la LEtr in <ref-ruling> consid. 3.4-3.9; <ref-ruling> consid. 4.3 et 4.4 p. 381 ss; arrêt 2C_915/2010 du 4 mai 2011 consid. 4), qui prévoit qu'une condamnation du conjoint étranger d'un ressortissant suisse à deux ans de privation de liberté constitue la limite à partir de laquelle, en général, il y a lieu de refuser l'autorisation de séjour requise. Or, en l'espèce, il sied d'admettre l'intérêt de l'Etat au refus de toute autorisation et au renvoi du recourant par un raisonnement a fortiori, dès lors que ce dernier n'est pas (encore) marié avec la recourante, à qui le statut précaire de son concubin en Suisse ne pouvait au demeurant échapper, que la somme des peines privatives de liberté auxquelles le recourant a été condamné depuis son entrée en Suisse est supérieure à deux ans et que la compagne et les trois enfants du recourant disposent d'un permis d'établissement et non de la nationalité suisse.
5.4.4. C'est par ailleurs à tort que les recourants invoquent la circonstance que les activités délictueuses reprochées à l'intéressé remontent déjà à plus de six années. S'il est certes vrai que l'écoulement du temps peut conduire à un autre résultat de la pesée d'intérêts qu'au moment de la mesure d'éloignement, encore faut-il qu'il se conjugue avec un comportement correct de la part de l'intéressé (arrêts 2C_1224/2013 du 12 décembre 2014 consid. 5.1.1; 2C_46/2014 du 15 septembre 2014 consid. 6.4.1). Or, les recourants perdent de vue que c'est en raison de l'opiniâtreté avec laquelle X._ s'est opposé à son renvoi de Suisse et a multiplié les procédures pour pouvoir y demeurer que le séjour du recourant en Suisse s'est prolongé: entré sous un alias en Suisse en septembre 2004 au bénéfice du statut d'étudiant, il y est revenu en 2006 pour y solliciter vainement le statut de réfugié; sommé de quitter la Suisse en 2007, il s'est systématiquement opposé à son renvoi et est parti dans la clandestinité jusqu'à son interpellation en 2010. Il a ensuite présenté deux projets de mariage avec deux femmes différentes, dont la célébration du dernier a été refusée en raison de son caractère abusif. Quelques jours seulement après son renvoi par un vol spécial à destination du Cameroun, le recourant était illégalement revenu en Suisse et y est depuis lors resté malgré une interdiction d'entrée prononcée en 2011 et malgré des ordres de renvoi notifiés en 2011 et 2013, deux phases de détention administrative entre le 13 octobre 2011 et le 16 février 2012 et du 7 mars au 12 octobre 2012, qui ont été interrompues par une incarcération pénale. Un tel comportement est loin d'être irréprochable et ne saurait donc conduire à ce que le recourant en déduise un droit de demeurer en Suisse (cf. arrêt 2C_117/2012 du 11 juin 2012 consid. 4.5.3).
5.5. Compte tenu de l'ensemble des circonstances, il apparaît que l'intérêt public à éloigner le recourant l'emporte ici sur l'intérêt privé de celui-ci et de sa famille à pouvoir vivre ensemble en Suisse. Il en découle que l'une des conditions cumulatives présidant à l'obtention d'une autorisation de séjour (même de courte durée) en vue du mariage des recourants sur territoire suisse fait défaut. A ce titre, le Tribunal cantonal n'a donc enfreint ni les art. 8 et 12 CEDH, ni les art. 3 et 9 CDE, ni les art. 5, 13 al. 1 et 14 Cst., ni encore la législation fédérale sur les étrangers; il a en particulier procédé à une pesée des intérêts en présence correcte, qui reste dans les limites prévues par le droit fédéral et conventionnel.
6.
Subsidiairement à la délivrance d'une autorisation de séjour en vue de mariage, les recourants requièrent "une attestation de tolérance de séjour" pour pouvoir se marier.
6.1. L'on rappellera que, d'après l'art. 83 let. c LTF, le recours en matière de droit public est en principe irrecevable contre les décisions en matière de droit des étrangers qui concernent, notamment, l'entrée en Suisse (ch. 1), une autorisation à laquelle ni le droit fédéral ni le droit international ne donnent droit (ch. 2), l'admission provisoire (ch. 3) ou les dérogations aux conditions d'admission (ch. 5). Prima facie, la conclusion des recourants tendant à l'obtention d'une simple "tolérance" de séjour à défaut de pouvoir se voir octroyer une autorisation de séjour tombe dans le champ de ces critères d'irrecevabilité.
6.2. Cependant, les impératifs découlant du droit au mariage garanti par l'art. 12 CEDH peuvent, dans des circonstances exceptionnelles, qu'il y a lieu d'admettre de façon très restrictive, justifier qu'il soit entré en matière sur la demande d'un couple d'étrangers à pouvoir se marier en Suisse, au bénéfice d'une simple tolérance, indépendamment du point de savoir si les futurs époux auraient ensuite le droit d'y mener une vie conjugale ou familiale.
6.2.1. Il convient, en effet, de prendre en considération que le droit de l'homme et de la femme à se marier et à fonder une famille constitue un droit fondamental autonome (cf. Auer/Malinverni/Hottelier, Droit constitutionnel suisse, vol. II, 3e éd., 2013, n. 414 p. 203), qui doit permettre à un couple d'officialiser sa volonté de s'unir par des liens institutionnellement reconnus, avec les conséquences sociales, personnelles et juridiques que ceux-ci emportent en vertu du droit national (cf., au sujet des conséquences de l'exercice du mariage, arrêt de la Cour EDH O'Donoghue et al. c. Royaume-Uni, précité, par. 82). Cet intérêt mérite per se d'être protégé et peut, tel que le reconnaissent la doctrine et la jurisprudence, être invoqué même en l'absence de perspectives concrètes de consommer le mariage ou de mener une vie maritale sans entraves (cf., s'agissant du droit au mariage de personnes détenues, avis de la Commission EDH Alan Stanley Hamer c. Royaume-Uni, req. 7114/75, DR 24, p. 5 ss, 16 par. 71 s.; Sydney Draper c. Royaume-Uni, req. 8186/78, DR 24, p. 72 ss, 81 par. 60 s., cités par la Cour EDH, notamment, in arrêts O'Donoghue et al. c. Royaume-Uni, précité, par. 82 et Dickson c. Royaume-Uni [GC], req. 44362/04, Rec. 2007-V, par. 67; voir aussi Auer/Malinverni/Hottelier, op. cit., n. 432 p. 210; Frowein/Peukert, EMRK-Kommentar, 3e éd., 2009, ad art. 12 CEDH, n. 3 p. 387; Christoph Grabenwarter, European Convention on Human Rights - Commentary, 2014, ad art. 12 CEDH, n. 14 p. 325).
6.2.2. Cela dit, le droit des fiancés de se marier en Suisse n'est pas absolu (<ref-ruling> consid. 3b p. 116). En effet, bien que le texte de l'art. 12 CEDH ne prévoie aucun motif admissible d'ingérence par l'Etat comme ceux qui peuvent être invoqués sous l'angle de l'art. 8 CEDH, la référence aux "lois nationales régissant l'exercice de ce droit" autorise les Etats parties à réglementer, voire à restreindre le droit au mariage. Dans ce cas, il faut déterminer si l'ingérence litigieuse est arbitraire ou disproportionnée et repose sur des intérêts publics reconnus; en tout état, les limitations en résultant ne doivent pas restreindre ou réduire ce droit d'une manière ou à un degré qui atteindraient la substance même du droit au mariage (cf. <ref-ruling> consid. 3b p. 116; arrêts de la Cour EDH Jaremowicz c. Pologne, du 5 janvier 2010, req. 24023/03, par. 48; Frasik c. Pologne, du 5 janvier 2010, req. 22933/02, Rec. 2010, par. 90; Rees c. Royaume-Uni [plénum], du 10 octobre 1986, req. 9532/81, série A 106, par. 50; Jens Meyer-Ladewig, EMRK-Handkommentar, 3e éd., n. 5 p. 267; van Dijk/ van Hoof/van Rijn/Zwaak (éd.), Theory and Practice of the European Convention on European Human Rights, 4e éd., 2006, p. 842). Quant à l'art. 14 Cst., il est soumis aux conditions de restriction usuelles figurant à l'art. 36 Cst. (cf. Ruth Reusser, ad art. 14 Cst., in Die schweizerische Bundesverfassung - St. Galler Kommentar, 3e éd., 2014, n. 13 p. 383).
6.2.3. En outre, les Etats parties à la CEDH disposent d'une large marge d'appréciation dans le domaine du droit au mariage, en particulier lorsque celui-ci influe sur la réglementation du flux migratoire (cf. Jean-Pierre Marguénaud, La liberté matrimoniale au sens de la Convention européenne des droits de l'Homme, in Le droit de la famille à l'épreuve de la Convention européenne des droits de l'Homme [Krenc/Puéchavy (éd.) ], 2008, p. 20). Ainsi, la jurisprudence a déjà expressément admis que la prévention des mariages de complaisance à des fins migratoires constituait un motif de restriction valable au droit au mariage (cf. ATF <ref-ruling> consid. 3.5 p. 357; arrêt de la Cour EDH Frasik c. Pologne, précité, par. 89 s.). A fortiori, l'on doit admettre que, selon les circonstances du cas d'espèce, des mesures visant à tenir à l'écart du territoire national des étrangers délinquants peuvent non seulement justifier le refus d'octroyer à l'étranger une autorisation de séjour, mais le cas échéant également une simple tolérance en vue de la célébration du mariage en Suisse. En tout état, on ne saurait exiger des autorités suisses que, sous le couvert du droit au mariage, elles soient contraintes d'émettre, même pour une très courte durée, un visa en faveur d'un étranger qui représenterait une menace sérieuse pour la sécurité publique du pays (cf. art. 68 LEtr).
6.3. C'est à l'aune des principes susmentionnés que, dans une jurisprudence récente analysant un contexte spécifique (arrêt 2C_962/2013 du 13 février 2015), le Tribunal fédéral s'est prononcé sur le refus par les autorités cantonales d'accepter la demande de regroupement familial qu'un concubin étranger, admis provisoirement en Suisse (statut de réfugié), avait déposée en vue de pouvoir épouser une compatriote résidant à l'étranger.
Dans cette affaire, le statut particulier du futur conjoint (admission provisoire) ne lui permettait pas de conférer un droit de séjour (même de courte durée) à sa future épouse en vue de mariage. Cela étant, on ne pouvait raisonnablement exiger de lui qu'il retourne, même temporairement, dans son Etat d'origine aux fins d'y préparer et célébrer son mariage. Un tel retour non seulement risquait de l'exposer à la perte de son statut légal, mais était également susceptible d'entrer en conflit avec le principe de non-refoulement garanti notamment par l'art. 25 al. 2 Cst. (cf. arrêt 2C_962/2013 du 13 février 2015 consid. 3.3.2-3.4). N'était en l'espèce pas non plus exigible que le recourant aille préparer, puis célébrer son mariage dans un autre Etat, si bien que la Suisse demeurait l'unique Etat dans lequel les intéressés étaient en mesure d'être mariés (cf. arrêt 2C_962/2013 précité, consid. 4.3). Le Tribunal fédéral a partant retenu qu'il fallait, pour garantir le droit constitutionnel et conventionnel au mariage des recourants, octroyer à la fiancée, sous réserve d'un éventuel abus de droit (qu'il incombait à l'autorité compétente de vérifier), le droit d'entrer en Suisse pour s'y marier en lui délivrant un visa (cf. notamment art. 10 al. 1 LEtr et art. 2 al. 1 de l'Ordonnance fédérale du 22 octobre 2008 sur l'entrée et l'octroi de visas [OEV; RS 142.204]).
6.4. Le présent cas se distingue de celui décrit dans l'arrêt 2C_962/2013.
6.4.1. En particulier, la cause 2C_962/2013 concernait un époux admis provisoirement en Suisse dont le statut au regard du droit des étrangers ne lui permettait pas, sans subir des désavantages juridiques importants, de quitter ce pays, ne serait-ce que pour une courte durée, afin d'épouser sa fiancée dans leur Etat d'origine commun ou dans un pays tiers.
6.4.2. Dans la présente affaire en revanche, les recourants disposent tous deux de la possibilité de se rendre dans un Etat autre que la Suisse, afin d'y préparer et célébrer leur mariage, en conformité avec l'art. 12 CEDH. S'agissant d'abord de la fiancée, l'autorisation d'établissement que celle-ci détient lui confère en effet un statut légal stable en Suisse. Si l'on ne peut certes pas exiger d'elle, en raison de son statut de réfugiée, qu'elle se rende au Congo, son Etat d'origine, pour s'y marier, rien ne s'oppose à ce qu'elle accompagne son fiancé dans l'Etat d'origine de ce dernier, à savoir au Cameroun. A ce titre, l'on rappellera qu'au sens de l'art. 28 ch. 1 de la Convention relative au statut des réfugiés du 28 juillet 1951, entrée en vigueur pour la Suisse le 21 avril 1955 (RS 0.142.30), les autorités helvétiques sont tenues, sous réserve de raisons impérieuses de sécurité nationale ou d'ordre public non perceptibles en l'occurrence, de délivrer à la recourante un titre de voyage destiné à lui permettre de voyager hors de ce territoire (voir aussi les art. 59 al. 2 LEtr et 3 de l'ordonnance fédérale du 14 novembre 2012 sur l'établissement de documents de voyage pour étrangers [RS 143.5]; arrêt 2C_962/2013 du 13 février 2015 consid. 3.3.4). Il sera par ailleurs précisé que même un séjour prolongé au Cameroun ne priverait pas la recourante de son permis d'établissement et, partant, de son droit de retourner en Suisse une fois le mariage célébré (cf. art. 61 al. 2 LEtr). Quoi que prétende la recourante (cf. arrêt attaqué, p. 14), il n'existe dès lors aucun empêchement de nature juridique à une célébration de son mariage avec son fiancé au Cameroun.
6.4.3. Pour ce qui est ensuite du recourant, il n'existe aucun obstacle juridique à ce qu'il parte pour le Cameroun, pays où il devrait du reste séjourner de par son statut illégal en Suisse, et y entame une procédure de mariage avec sa fiancée. Originaire du Cameroun, le recourant y a d'ailleurs vécu jusqu'à l'âge de 25 ans. Sa demande d'asile en Suisse a été définitivement rejetée par arrêt du Tribunal administratif fédéral du 12 mars 2007. Il a en outre été refoulé par vol spécial vers le Cameroun le 3 mars 2010, avant de revenir illégalement en Suisse quelques jours plus tard.
6.4.4. Dans ces circonstances, les recourants disposent d'une possibilité juridique de se marier dans un pays autre que la Suisse. Cela suffit pour garantir leur droit au mariage, au sens des art. 12 CEDH et 14 Cst., et dispense ainsi les autorités helvétiques de l'obligation de leur accorder, à titre exceptionnel, une tolérance fondée directement sur la CEDH, afin qu'ils puissent néanmoins concrétiser leur mariage sur sol suisse.
6.5. En conclusion, le recourant ne peut pas prétendre à l'octroi d'une autorisation de séjour, même de courte durée, aux fins d'épouser sa compagne en Suisse. En raison de la possibilité pour le couple de se marier dans un autre pays que la Suisse, à savoir au Cameroun, le recourant ne peut pas non plus prétendre à l'application de la jurisprudence 2C_962/2013 précitée à sa cause, ni du reste déduire un quelconque droit à l'octroi d'une tolérance de séjour en Suisse directement de la CEDH.
Les considérants qui précèdent conduisent au rejet du recours, dans la mesure de sa recevabilité.
7.
Succombant en tous points, les recourants supportent les frais judiciaires, solidairement entre eux (art. 66 al. 1 et 5 LTF). Il ne sera pas alloué de dépens (art. 68 al. 1 et 3 LTF).

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 des recourants, solidairement entre eux.
3.
Le présent arrêt est communiqué à la représentante des recourants, au Service de la population et au Tribunal cantonal du canton de Vaud, Cour de droit administratif et public, ainsi qu'au Secrétariat d'Etat aux migrations.
Lausanne, le 9 juillet 2015
Au nom de la IIe Cour de droit public
du Tribunal fédéral suisse
Le Président : Zünd
Le Greffier : Chatton