Faits:
A. A.a C._, née en 1983, de nationalité brésilienne, est arrivée en Suisse le 11 mars 2007 et dans le canton de Vaud le 23 août 2007; elle a tout d'abord vécu dans des salons de massage à Montreux, puis, dès juillet 2009 et la découverte de sa grossesse, chez une amie à Ecublens et enfin à Renens à partir de la fin 2009. Entre le 25 janvier 2010 et le 11 février 2010, elle a été attribuée au foyer EVAM (Etablissement vaudois d'accueil des migrants) de Z._, mais n'y a pas séjourné, ni d'ailleurs dans aucune autre structure d'hébergement relevant de l'EVAM. Le 5 février 2010, elle a été provisoirement placée dans le foyer EVAM de X._. Elle n'a pas de permis de séjour. Entre 2007 et avril 2009, elle est sortie de Suisse à plusieurs reprises, pour séjourner au Brésil, ou pour travailler en Espagne et au Portugal.
A.b C._ a été condamnée le 8 octobre 2007 par le Préfet du district de Morges pour avoir séjourné sans autorisation en Suisse; le sursis qui lui avait été accordé à cette occasion a été révoqué le 4 mai 2009 par le Juge d'instruction de l'arrondissement de Lausanne. La prénommée a été condamnée derechef par ordonnance pénale du 3 juin 2009 pour avoir séjourné en Suisse sans autorisation valable jusqu'au 5 mai 2009, date de son interpellation par la gendarmerie. Il résulte de son dossier de police, ainsi que des prononcés de condamnation, que l'intéressée a travaillé illégalement en Suisse dans divers salons de massage, notamment à Lonay en 2007, à Lausanne en janvier et février 2009, à Payerne durant les mois de mai et juin 2009 et à Montreux en juillet 2009.
Par décisions des 26 juin 2009 et 25 janvier 2010, le Service de la population (SPOP), Division Etrangers, a prononcé à deux reprises le renvoi de l'intéressée, lui impartissant un délai d'un mois pour quitter la Suisse; cette procédure est actuellement suspendue.
B. B.a Le 19 mars 2010, C._ a donné naissance à un fils, B._; l'accouchement a eu lieu à l'Hôpital du Chablais, à Aigle; les contrôles médicaux liés à la grossesse ont été effectués à la maternité du CHUV, à Lausanne.
B.b Par requête de citation en conciliation du 5 février 2010 adressée au Juge de paix du district de Lausanne, C._ (alors enceinte) a ouvert contre A._ une action en constatation de filiation et en aliments. Une audience a eu lieu le 18 mai suivant, au cours de laquelle la conciliation a été vainement tentée.
Après la délivrance d'un acte de non-conciliation, la demanderesse et son fils ont déposé, le 21 juillet 2011, une demande auprès du Tribunal civil de l'arrondissement de Lausanne, en concluant à ce qu'il soit prononcé que B._ est le fils de A._, l'inscription de la naissance au registre de l'état civil étant opérée en conséquence, et à ce que le défendeur soit condamné à contribuer à l'entretien de son fils par le paiement régulier d'une pension mensuelle fixée à dire de justice et indexée au coût de la vie, allocations familiales en sus.
B.c Par jugement incident du 16 mars 2011, le Président du Tribunal civil de l'arrondissement de Lausanne a rejeté la requête du défendeur tendant à l'éconduction d'instance des demandeurs. En substance, il a considéré que, à la date de l'ouverture d'action, la mère était domiciliée à Renens, en sorte que les tribunaux suisses étaient compétents pour connaître de l'action en constatation de filiation; il a de surcroît estimé que la mère pouvait valablement représenter son enfant dans le cadre de cette procédure, la désignation d'un curateur n'étant dès lors pas nécessaire.
Statuant le 14 juin 2011 sur l'appel interjeté par le défendeur, la Cour d'appel civile du Tribunal cantonal du canton de Vaud a confirmé cette décision.
C. Par mémoire du 8 septembre 2011, le défendeur exerce un recours en matière civile au Tribunal fédéral contre cet arrêt; sur le fond, il conclut à ce que les demandeurs soient éconduits d'instance, subsidiairement à l'annulation de la décision attaquée et au renvoi de la cause à la juridiction précédente pour qu'elle statue à nouveau au sens des considérants.
Les demandeurs proposent le rejet du recours et sollicitent le bénéfice de l'assistance judiciaire.
D. Par ordonnance du 16 novembre 2011, la Présidente de la IIe Cour de droit civil a attribué l'effet suspensif au recours.

Considérant en droit:
1. 1.1 Le recours a été formé dans le délai légal (art. 46 al. 1 let. b et 100 al. 1 LTF) contre une décision rendue en matière civile (art. 72 al. 1 et al. 2 let. b ch. 7 LTF) par une autorité cantonale de dernière instance ayant statué sur recours (art. 75 al. 1 et 2 LTF).
Comme l'a relevé l'autorité précédente, la présente affaire est de nature non pécuniaire dans son ensemble (cf. Corboz, in: Commentaire de la LTF, 2009, n° 15 ad art. 74, avec les références); le recours en matière civile est donc par principe recevable (arrêt 5A_440/2011 du 25 octobre 2011 consid. 1.1). Contrairement à ce que soutiennent les intimés, le recourant n'a dès lors pas à démontrer, au surplus, l'existence d'une question juridique de principe au sens de l'<ref-law>.
1.2 La décision attaquée a un double objet: elle confirme, d'une part, la compétence des juridictions suisses et celle de l'arrondissement de Lausanne pour connaître de la demande en constatation de paternité et en paiement d'aliments à l'enfant et, d'autre part, le refus de désigner un curateur à ce dernier en application de l'<ref-law>. Sur le premier point, il s'agit d'une décision sur la compétence au sens de l'<ref-law> (cf. Corboz, op. cit., n° 9 ss ad art. 92). Il n'y a pas lieu d'examiner la qualification de l'arrêt entrepris quant au second point, car le recours doit être de toute manière écarté à cet égard (cf. infra, consid. 2).
En tant qu'elle porte sur la question de la nécessité d'une conciliation préalable (cf. infra, consid. 5), la décision entreprise est incidente au sens de l'<ref-law>. Il est superflu de rechercher si le recourant a suffisamment démontré la réalisation des conditions posées par cette disposition (cf. sur cette exigence: <ref-ruling> consid. 1.1, avec la jurisprudence citée); en effet, le recours apparaît irrecevable sous cet angle également.
1.3 Conformément à l'<ref-law>, le recours en matière civile n'est recevable qu'à l'encontre des décisions rendues par les autorités cantonales de dernière instance, ce qui suppose que le recourant ait épuisé «toutes les voies de droit cantonales pour les griefs qu'il entend invoquer devant le Tribunal fédéral» (FF 2001 p. 4109; <ref-ruling> consid. 1.3). Les intimés affirment que le recourant n'a pas soulevé en instance cantonale le moyen pris du «défaut de qualité pour agir» de la mère - parce qu'elle ne pourrait joindre à sa propre action en paternité un chef de conclusions en paiement d'une contribution d'entretien - , de sorte qu'il serait irrecevable.
Il n'y a pas lieu de se prononcer sur cette argumentation, car le moyen du recourant apparaît infondé. L'action en paternité de la mère (<ref-law>) peut être intentée - comme en l'espèce - avant la naissance (<ref-law>); or, dans le cadre de cette action, la mère est légitimée, en tant que titulaire de l'autorité parentale (<ref-law>; <ref-ruling> consid. 2.2 et les références), à faire valoir la créance alimentaire de l'enfant à naître (cf. Breitschmid, in: Basler Kommentar, ZGB I, 4e éd., 2010, n° 7 ad <ref-law>).
2. 2.1 L'autorité précédente a rappelé que, d'après la doctrine majoritaire, la représentation de l'enfant incapable de discernement par sa mère, fût-elle détentrice de l'autorité parentale, est exclue en raison du conflit d'intérêts, au moins virtuel, entre eux; en principe, l'action doit donc être introduite par un curateur au sens de l'<ref-law>. Toutefois, en l'espèce, on ne voit aucun conflit d'intérêts entre l'enfant et sa mère, dès lors que celle-ci a également ouvert en son propre nom l'action en constatation de paternité. Un curateur ne pourrait ainsi que confirmer les conclusions formulées par l'intéressée, puisque l'enfant a un droit à l'établissement de la filiation paternelle. Par ailleurs, l'éventuel défaut de représentation par un curateur ne saurait entraîner l'irrecevabilité de la demande déposée par le représentant légal seul; en admettant qu'un curateur doive être nommé, il appartiendrait au juge d'inviter l'autorité compétente à désigner celui-ci. Un autre élément plaide en faveur d'une approche souple de l'<ref-law>: cette norme fonde une obligation pour l'autorité tutélaire; si celle-ci manque à son devoir, l'enfant ne doit pas en pâtir en voyant son action déclarée irrecevable.
2.2 La désignation d'un curateur en recherche de paternité au sens de l'<ref-law> est de la compétence exclusive de l'autorité tutélaire (cf. parmi plusieurs: Meier/Stettler, Droit de la filiation, 4e éd., 2009, n° 1188 et 1190); les discussions de l'autorité cantonale et des parties quant à l'application plus ou moins «souple» de cette norme s'avèrent ainsi hors de propos. En l'occurrence, la question est de savoir quelle conséquence, sur l'action en paternité de l'enfant, doit être attachée à l'absence de nomination d'un curateur. A ce sujet, l'autorité précédente a retenu qu'il n'en résultait pas l'irrecevabilité de l'action; or, non seulement le recourant ne réfute pas les considérants de l'arrêt entrepris (<ref-ruling> consid. 2.1), mais il ne s'en prend pas davantage à l'ensemble des motifs de celui-ci (<ref-ruling> consid. 6.3; <ref-ruling> consid. 2). En outre, l'institution d'une curatelle est une mesure de protection de l'enfant au sens des Conventions de La Haye de 1961 (CLaH 61) et 1996 (CLaH 96) - alors même que, à teneur de l'art. 4 let. a, l'établissement de la filiation est exclu du champ d'application de ce dernier traité (FF 2007 p. 2442: «La convention est, en revanche, applicable en cas de désignation d'un curateur chargé de défendre les intérêts de l'enfant dans les domaines pourtant exclus de son champ d'application.») -, laquelle est soumise à la compétence des autorités de la résidence habituelle (Meier/Stettler, op. cit., n° 1192; Schwander, in: Basler Kommentar, IPRG, 2e éd., 2007, n° 24 ad <ref-law>). Or, le recourant n'expose nullement en quoi il aurait un intérêt à demander la nomination d'un curateur à l'enfant dont il conteste précisément être le père (<ref-law>; cf. sur ce point: <ref-ruling> consid. 2b et 2c, avec les références).
3. 3.1 Le Tribunal fédéral statuant sur la base des faits constatés - ou retenus sans arbitraire (<ref-law>, en relation avec l'art. 9 Cst.; <ref-ruling> consid. 1.2 et les citations) - par l'autorité précédente (<ref-law>), il s'impose d'examiner d'abord les critiques dirigées à l'encontre de l'établissement des faits. Il convient de rappeler, à cet égard, que les manifestations extérieures et reconnaissables pour les tiers de la volonté de s'établir dans un lieu relèvent du fait (<ref-ruling> consid. 4.3 et la jurisprudence citée), tandis que les conclusions qui en sont déduites quant à l'intention de s'établir ressortissent au droit (<ref-ruling> consid. 2a).
3. 3.1 Le Tribunal fédéral statuant sur la base des faits constatés - ou retenus sans arbitraire (<ref-law>, en relation avec l'art. 9 Cst.; <ref-ruling> consid. 1.2 et les citations) - par l'autorité précédente (<ref-law>), il s'impose d'examiner d'abord les critiques dirigées à l'encontre de l'établissement des faits. Il convient de rappeler, à cet égard, que les manifestations extérieures et reconnaissables pour les tiers de la volonté de s'établir dans un lieu relèvent du fait (<ref-ruling> consid. 4.3 et la jurisprudence citée), tandis que les conclusions qui en sont déduites quant à l'intention de s'établir ressortissent au droit (<ref-ruling> consid. 2a).
3.2 3.2.1 L'autorité précédente a relevé que la doctrine était divisée sur la question de savoir si la maxime inquisitoire, applicable en l'occurrence (<ref-law>), s'applique aussi en appel et si des faits et moyens de preuve nouveaux sont dès lors admissibles en instance d'appel même lorsque les conditions strictes posées à l'<ref-law> ne sont pas réalisées. Après avoir conclu à l'existence d'un «silence qualifié» du législateur «impliquant qu'en appel les novas seront soumis au régime ordinaire», la juridiction cantonale a considéré que les parties peuvent toutefois faire valoir que le premier juge a violé la maxime inquisitoire en ne prenant pas en compte certains faits; elles peuvent également introduire des nova en appel dans les causes régies par la «maxime d'office», à tout le moins lorsque la «maxime inquisitoire illimitée» a été violée par le juge de première instance.
En l'espèce, la cour cantonale a constaté que le recourant avait requis l'audition de plusieurs témoins et la production de nombreuses pièces qui devaient corroborer sa thèse au sujet de l'absence de domicile ou de résidence secondaire de la mère dans la région lausannoise lors de l'ouverture d'action. Cependant, les mesures d'instruction requises ne portent pas sur un point que le premier juge n'aurait pas instruit à tort; l'intéressé est seulement mécontent du résultat de l'instruction, qui a comporté notamment l'audition de deux témoins. Le recourant aurait pu requérir ces mesures d'instruction en première instance (<ref-law>), de sorte que sa requête doit être refusée.
L'autorité précédente a enfin retenu que le recourant ne justifiait pas d'un intérêt à une nouvelle audition de deux témoins déjà entendus par le président. Le Code de procédure civile du 19 décembre 2008 (CPC) n'évoque pas la question de la «répétition des preuves» administrées en première instance, l'<ref-law> se limitant à énoncer que la juridiction d'appel «peut» administrer des preuves. Vu la «formulation potestative» de cette norme, l'autorité n'est pas obligée de procéder à une nouvelle administration; dès lors que l'administration des preuves par les juges d'appel ne saurait être aussi large que celle effectuée en première instance, l'appelant doit au moins justifier d'un intérêt sérieux à une nouvelle administration. Le jugement de première instance étant un «incident dans une procédure soumise à l'ancien droit», le président n'a pas consigné au procès-verbal les déclarations de ces témoins; le recourant ne prétend toutefois pas que le premier juge aurait déformé, mal compris ou ignoré leurs propos.
3.2.2 Il n'est (à juste titre) pas contesté que la procédure d'appel est soumise au nouveau droit de procédure (<ref-law>; <ref-ruling> consid. 1.2.2; arrêt 4A_668/2011 du 11 novembre 2011, in: SJ 2012 I 159 consid. 6, avec d'autres citations).
L'autorité précédente s'est ralliée à la thèse - controversée - d'après laquelle l'<ref-law> vaut aussi bien pour les procès régis par la maxime des débats que pour ceux soumis à la maxime inquisitoire (cf. Hohl, Procédure civile, vol. II, 2e éd., 2010, n° 2410; Jacquemoud-Rossari, Les voies de recours, L'appel et le recours limité au droit selon le CPC, in: Le Code de procédure civile, Aspects choisis, 2011, p. 127; Tappy, Les voies de droit du nouveau Code de procédure civile, JdT 2010 III p. 139); dans deux arrêts relatifs à des mesures provisionnelles au sens de l'<ref-law>, la Cour de céans a jugé que cette opinion n'était pas arbitraire (arrêts 5A_402/2011 du 5 décembre 2011 consid. 4.2 et 5A_592/2011 du 31 janvier 2012 consid. 4.1).
Il n'y a pas lieu de résoudre cette controverse en l'espèce. D'emblée, la critique tirée de la «position minoritaire» de la doctrine sur laquelle s'est appuyée l'autorité cantonale ne saurait tenir lieu d'argumentation juridique (<ref-law>; cf. Gilliéron, note 5 in: JdT 1990 II p. 156), d'autant que le recourant ne s'exprime pas sur les opinions émises au cours des débats parlementaires (cf. BO CE 2007 638 et BO CN 2008 1634). La maxime inquisitoire étant un principe relatif à l'établissement des faits (<ref-ruling> consid. 5.2), et non une garantie de nature formelle, la partie n'a pas de droit inconditionnel à ce que la juridiction d'appel administre les preuves que le premier juge n'a pas ordonnées; par contre, elle peut reprocher à celui-ci de n'avoir pas instruit l'affaire conformément à cette maxime, grief qui ressortit à la violation du droit (<ref-law>; arrêt 5A_651/2011 du 26 avril 2012 consid. 4.3.2 in fine); or, le recourant n'exerce pas de critique de ce chef, mais s'en prend en définitive au résultat de l'appréciation des preuves.
Le recours s'avère aussi mal fondé en tant qu'il est dirigé contre le refus de l'autorité cantonale d'entendre de nouveau des témoins auditionnés par le président du tribunal. La Cour de céans a récemment jugé que l'<ref-law> ne confère pas «un droit à la réouverture de la procédure probatoire et à l'administration de preuves», la juridiction d'appel pouvant s'y refuser «en procédant à une appréciation anticipée des preuves» (arrêt 5A_651/2011 précité consid. 4.3.1 et 4.3.2), principe qui vaut même lorsque la maxime inquisitoire s'applique (<ref-ruling> consid. 2.2.3). Contrairement à ce que soutient le recourant, l'autorité précédente n'était donc nullement tenue de se faire sa «propre opinion sur les déclarations des deux témoins»; au contraire, elle était en droit de refuser d'administrer derechef une preuve qu'elle estimait inapte à modifier son avis. La question de savoir si une telle appréciation est ou non arbitraire n'est pas discutée par le recourant (<ref-law>; cf. sur cette forme d'arbitraire: <ref-ruling> consid. 4.2 et les arrêts cités).
4. Le recourant soutient que la mère n'est domiciliée ni en Suisse, ni dans la région lausannoise.
4.1 Se ralliant aux constatations du premier juge, l'autorité précédente a retenu que la mère était arrivée dans le canton de Vaud le 23 août 2007, qu'elle avait d'abord vécu dans différents salons de massage à Montreux, puis - dès qu'elle avait appris sa grossesse (environ juillet 2009) -, chez une amie à Ecublens et enfin à Renens dès la fin 2009, avant d'être provisoirement placée, à partir du 5 février 2010, dans un foyer à X._. Elle a considéré que tout indiquait que l'intéressée avait fait de la région lausannoise le «centre de ses relations personnelles»: elle n'a pas d'autorisation de séjour et a été condamnée à plusieurs reprises (dont deux en 2009) pour entrée et séjour illégaux; elle a travaillé illégalement dans plusieurs salons de massage, notamment vers mai-juin 2009 à Payerne et en juillet 2009 à Montreux, époque où elle a découvert sa grossesse; tous les contrôles médicaux ont été effectués à la maternité du CHUV; le 25 janvier 2010, elle a fait l'objet d'une décision de renvoi, mais cette décision a été suspendue en raison des procédures judiciaires en cours; elle reçoit une aide d'urgence depuis janvier 2010; à cette dernière date, son lieu de séjour officiel était le centre d'accueil des migrants à Z._, mais elle n'y a jamais vécu, pas plus que dans un autre centre entre le 25 janvier et le 11 février 2010; l'enfant est né à Aigle; pour les besoins du procès en constatation de la filiation, elle a élu domicile auprès d'une personne à Lausanne; il ne ressort pas du dossier qu'elle aurait quitté la Suisse depuis sa dernière entrée illégale en avril 2009, alors que, entre son arrivée en 2007 et 2009, elle est sortie de Suisse à plusieurs reprises, pour séjourner au Brésil, ou travailler en Espagne et au Portugal.
En définitive, les juges précédents ont admis que la mère résidait dans l'arrondissement de Lausanne de juillet 2009 à février 2010, de sorte qu'elle y était domiciliée «conformément à l'<ref-law>», dès lors «qu'il n'est pas établi qu'un nouveau domicile a été créé en Suisse depuis l'arrivée de [l'intéressée] de l'étranger».
En définitive, les juges précédents ont admis que la mère résidait dans l'arrondissement de Lausanne de juillet 2009 à février 2010, de sorte qu'elle y était domiciliée «conformément à l'<ref-law>», dès lors «qu'il n'est pas établi qu'un nouveau domicile a été créé en Suisse depuis l'arrivée de [l'intéressée] de l'étranger».
4.2 4.2.1 L'autorité cantonale est partie du principe que la cause présentait un caractère international (<ref-law>). Cette opinion - qui n'est guère étayée - trouve un appui dans la doctrine, qui estime que, en matière de filiation, le «caractère international» de l'affaire doit être reconnu «lorsque au moins le domicile, la résidence habituelle ou la nationalité de l'enfant ou de l'un des parents est étranger» (Bucher, in: Commentaire romand, 2011, n° 5 ad <ref-law> et les citations). Cela étant, c'est avec raison que le recourant reproche à la cour cantonale de s'être référée aux art. 24 et 25 CC, lesquels ne sont précisément pas applicables en matière internationale (<ref-law>; FF 1983 I p. 308; <ref-ruling> consid. 2a/aa et 167 consid. 2b; Bucher, op. cit., n° 10 ad <ref-law>). Cette erreur est toutefois dépourvue d'incidence sur l'issue du recours.
4.2.2 En vertu de l'<ref-law>, les tribunaux suisses de la résidence habituelle de l'enfant ou ceux du domicile de l'un des parents sont compétents pour connaître d'une action relative à la constatation ou à la contestation de la filiation. Comme l'a relevé la cour cantonale, l'enfant est né après le dépôt de la requête de conciliation (<ref-law>; <ref-ruling> consid. 4.3, avec les références), de sorte que la compétence du tribunal saisi doit être examinée au regard du domicile de la mère. Il est exact que, l'action de l'enfant étant indépendante de celle de la mère, il n'y a pas de consorité active nécessaire (Breitschmid, op. cit., n° 8 ad <ref-law>); il faut néanmoins admettre un for unique découlant de la connexité (cf. dans ce sens: Bucher, op. cit., n° 9 ad <ref-law>). Au demeurant, pour les enfants - particulièrement les nouveaux-nés (<ref-ruling> consid. 4.1) -, la résidence habituelle se trouve en général auprès du parent qui en assume la garde (Bucher, op. cit., n° 33 ad <ref-law> et les arrêts cités).
4.2.3 Le domicile au sens de l'<ref-law> est déterminé selon les critères de l'<ref-law>, dont la teneur correspond à celle de l'<ref-law> (FF 1983 I p. 307/308). La notion de domicile comporte deux éléments: l'un objectif, la présence physique dans un lieu donné; l'autre subjectif, l'intention d'y demeurer durablement. Pour savoir si une personne réside dans un lieu avec l'intention de s'y établir, ce n'est pas la volonté interne de l'intéressé qui est déterminante, mais les circonstances objectives, reconnaissables pour les tiers, qui permettent d'en déduire une pareille intention (<ref-ruling> consid. 2b/bb et 167 consid. 2b, avec les citations). L'élément objectif du domicile (ou de la résidence habituelle) ne suppose pas nécessairement que le séjour ait déjà duré un certain temps; si la condition subjective est par ailleurs remplie, la constitution d'un domicile (ou d'une résidence habituelle) peut se produire dès l'arrivée dans le nouveau pays; en d'autres termes, pour décider si l'intéressé s'y est créé un domicile (ou une résidence habituelle), ce n'est pas la durée de sa présence à cet endroit qui est décisive, mais bien la perspective d'une telle durée (arrêt 5A_659/2011 du 5 avril 2012 consid. 2.3, avec les arrêts cités). Si ces manifestations relèvent du fait, les conclusions à en tirer quant à l'intention de s'établir ressortissent au droit (cf. supra, consid. 3.1).
4.2.4 Sur la base des constatations de l'autorité précédente (<ref-law>), le domicile de la mère en Suisse ne peut pas être sérieusement contesté; c'est dans ce pays que se trouve, depuis son arrivée en mars 2007, le centre de ses intérêts (cf. arrêt 5A_659/2011 précité consid. 2.3; BUCHER, op. cit., n° 21 ad <ref-law>; pour les situations internes: <ref-ruling> consid. 3.1). La cour cantonale a constaté que la mère n'avait plus quitté la Suisse depuis sa dernière entrée illégale en avril 2009; en revanche, entre sa première arrivée et cette date, elle s'est rendue à l'étranger à plusieurs reprises, «pour séjourner au Brésil ou pour travailler en Espagne et au Portugal». Le recourant ne peut rien tirer en sa faveur de ces déplacements, dès lors qu'ils avaient pris fin à l'époque de l'ouverture d'action le 5 février 2010; de surcroît, des séjours à l'étranger - dont on ignore la durée et la fréquence -, même à des fins professionnelles, n'impliquent pas un abandon du domicile (Bucher, op. cit., n° 25 ad <ref-law> et les arrêts cités).
Il est vrai que la mère réside illégalement en Suisse, mais cela n'exclut pas en soi l'existence d'un domicile: «Même la personne privée du droit de séjour en Suisse peut, en principe, créer et conserver un domicile en Suisse tant que les tiers doivent reconnaître qu'elle y a son centre de vie; le domicile ne prend fin qu'au moment où l'on peut reconnaître que l'injonction de quitter la Suisse est mise en exécution» (Bucher, op. cit., n° 28 ad <ref-law>; cf. en outre: Levante, Wohnsitz und gewöhnlicher Aufenthalt im internationalen Privat- und Zivilprozessrecht der Schweiz, 1998, p. 52/53; Masmejan, La localisation des personnes physiques en droit international privé, 1994, p. 69/70). Le Tribunal fédéral (des assurances) a également jugé que le retrait du permis de séjour, alors que l'intéressé demeure toujours en Suisse, «ne conduit [...] pas nécessairement et automatiquement [...] à la perte du domicile en Suisse, ce résultat n'intervenant que lorsque l'étranger abandonne, de manière reconnaissable pour les tiers, l'intention de s'y établir» (arrêt I 486/00 du 30 septembre 2004 consid. 2.2). L'arrêt invoqué par le recourant affirme certes que les travailleurs qui exercent une activité rémunérée en Suisse sur la base d'une autorisation de séjour saisonnière ne peuvent se créer un domicile au sens de l'<ref-law>, car l'intention de s'établir en Suisse ne saurait être prise en compte tant que le droit public empêche à long terme sa concrétisation (<ref-ruling> consid. 2). Toutefois, cette jurisprudence part de la prémisse que les saisonniers gardent leur domicile dans leur patrie (arrêt 4C.4/2005 du 16 juin 2005 consid. 4.1 in fine, in: SJ 2005 I 501; Masmejan, op. cit., p. 70, qui souligne que ce principe ne s'applique cependant pas aux membres de la famille que le saisonnier fait venir clandestinement en Suisse). Au demeurant, il ressort du Message du Conseil fédéral qu'il faut examiner dans chaque espèce la fonction dévolue au domicile; c'est ainsi que «le DIP pourrait admettre l'existence d'un domicile suisse alors que du point de vue de la police des étrangers un tel domicile n'existerait pas» (FF 1983 I p. 307).
L'affirmation d'après laquelle la mère était domiciliée dans la «région lausannoise» à la date de l'ouverture d'action n'apparaît pas non plus critiquable. Il ressort des constatations de l'autorité cantonale (<ref-law>) - auxquelles le recourant n'oppose qu'une argumentation purement appellatoire (<ref-law>; <ref-ruling> consid. 3 et les arrêts cités) - que l'intéressée, depuis qu'elle a appris sa grossesse (juillet 2009), s'est établie chez une amie à Ecublens, puis à Renens dès la fin juin 2009; si, en janvier 2010, son «lieu de séjour» était le centre d'accueil des migrants à Z._, elle n'y a toutefois jamais vécu, pas plus que dans une autre structure de ce type entre le 25 janvier et le 11 février 2010.
5. 5.1 S'agissant du moyen pris de l'absence de requête de conciliation préalable formée par l'enfant, la juridiction précédente a considéré que, même si la mère ne pouvait agir au nom de l'enfant avant sa naissance, elle pouvait toujours présenter une telle requête après ce moment, en sorte que cette circonstance ne saurait justifier une renonciation à la conciliation obligatoire. En l'occurrence, le point litigieux est plutôt de savoir si l'enfant pouvait se joindre à l'action de sa mère en cours de procédure, sans passer lui-même par la phase de la conciliation. A ce sujet, les juges cantonaux ont constaté que la conciliation n'avait pas abouti, dès lors que le recourant contestait le lien de filiation; on peut supposer qu'une requête de l'enfant n'aurait pas conduit à un résultat différent. Sous l'angle des principes «de l'économie de la procédure, de l'absence de formalisme excessif et de l'opportunité», une invalidation de l'instance de l'enfant n'aurait pas de sens, la mère pouvant obtenir le même résultat seule.
5.2 En l'espèce, il est constant que la procédure d'appel est régie par le nouveau droit (CPC), alors que la procédure au fond - en particulier la nécessité d'une conciliation préalable - est soumise à l'ancien droit de procédure vaudois (<ref-ruling> consid. 1.2.2; arrêt 5A_523/2011 du 23 février 2012 consid. 5.2). Sous réserve d'exceptions qui ne sont pas pertinentes ici (art. 95 let. c à e LTF), la violation du droit cantonal ne constitue pas un motif de recours; le recourant peut toutefois faire valoir que ce droit a été appliqué arbitrairement au sens de 9 Cst. (<ref-ruling> consid. 2.2 et la jurisprudence citée), autant que ce moyen est motivé conformément aux exigences strictes de l'<ref-law>.
En l'espèce, le recourant réaffirme que l'action de l'enfant était soumise à la conciliation obligatoire, sous peine d'invalidation d'instance. La cour cantonale n'a pas méconnu ces principes (<ref-law>/VD; Poudret et al., Procédure civile vaudoise, 3e éd., 2002, p. 245/246), mais elle a exposé les motifs qui s'opposaient à une pareille sanction dans le cas présent; or, le recours ne comporte aucune réfutation des considérants de l'arrêt attaqué, de sorte qu'il est irrecevable sur ce point (<ref-ruling> consid. 2.2 et les arrêts cités). Au demeurant, le législateur vaudois s'est résolu à maintenir l'exigence de la conciliation préalable pour les actions en constatation de la filiation «au motif que la conciliation peut aboutir à une reconnaissance de paternité selon l'<ref-law>» (Poudret et al., op. cit., p. 246 et la référence aux travaux législatifs); puisque le recourant conteste sa paternité, l'on ne discerne guère le sens de cette «conciliation». A cela s'ajoute que, en toute hypothèse, l'action de la mère n'en serait pas affectée, en sorte que l'intéressé ne pourrait obtenir l'éviction complète de ses deux adversaires, comme il le souhaite. Il paraît, du reste, l'avoir compris, lorsqu'il prétend que les actions de la mère et de l'enfant «étant regroupées sous la seule et même procédure [...], c'est toute l'instance qui doit être invalidée»; or, une telle argumentation est en totale contradiction avec sa thèse - par ailleurs exacte - de l'indépendance des deux actions, sur laquelle il a fondé une partie de ses moyens.
Pour le surplus, il ne ressort pas de l'arrêt entrepris (<ref-law>) que le moyen tiré d'une «fraude à la loi» - autant qu'il a une portée propre par rapport au grief d'arbitraire - aurait été soulevé devant la juridiction précédente; il est dès lors irrecevable faute d'épuisement des instances cantonales (cf. supra, consid. 1.3).
6. En conclusion, le présent recours doit être rejeté dans la mesure de sa recevabilité, avec suite de frais et dépens à la charge du recourant qui succombe (art. 66 al. 1, art. 68 al. 1 et 2 LTF). Les intimés l'emportent sur le fond et ne prétendent pas que les dépens ne pourraient pas être recouvrés, en sorte que leur requête d'assistance judiciaire est sans objet.

Par ces motifs, le Tribunal fédéral prononce:
1. Le recours est rejeté dans la mesure où il est recevable.
2. La requête d'assistance judiciaire des intimés est sans objet.
3. Les frais judiciaires, arrêtés à 2'000 fr., sont mis à la charge du recourant.
4. Une indemnité de 2'000 fr., à payer à titre de dépens aux intimés, créanciers solidaires, est mise à la charge du recourant.
5. Le présent arrêt est communiqué aux parties et à la Cour d'appel civile du Tribunal cantonal du canton de Vaud.
Lausanne, le 14 mai 2012
Au nom de la IIe Cour de droit civil
du Tribunal fédéral suisse
La Présidente: Hohl
Le Greffier: Braconi