Sachverhalt:
A. B._, geboren 1949, arbeitete bis Ende 2006 als Maler in der Firma I._ AG. Mit Verfügung vom 13. Juli 2004 übernahm die IV-Stelle des Kantons Aargau die am 28. April 2004 durchgeführte Staroperation am linken Auge. Am 23. Januar 2008 meldete sich B._ erneut bei der Invalidenversicherung zum Leistungsbezug an. Er brachte vor, seit 1. Januar 2007 arbeitslos zu sein. Seit April 2007 leide er an einer Meniskusläsion am rechten Knie und am 2. Dezember 2007 habe er einen akuten Myokardinfarkt erlitten. Die IV-Stelle klärte die wirtschaftlichen und medizinischen Verhältnisse ab. Mit Schreiben vom 9. Mai 2008 gewährte sie B._ ein 3-monatiges Belastbarkeitstraining ab 5. Mai 2008 in der Stiftung P._. Am 12. Mai 2008 erlitt der Versicherte eine Hirnischämie (Bericht Spital A._ vom 14. Mai 2008), worauf die berufliche Massnahme abgebrochen wurde (Notiz IV-Frühintegration vom 21. Juli 2008; Schlussbericht P._ vom 6. August 2008). Dies wurde B._ mit Schreiben vom 22. Juli 2008 mitgeteilt. Am 4. Januar 2010 erlitt der Versicherte einen subakuten lateralen Myokardinfarkt; er verliess das Spital am 8. Januar 2010 in stabilem Allgemeinzustand (Bericht Spital A._ vom 7. Januar 2010). Mit Zuschrift vom 22. Januar 2010 gewährte ihm die IV-Stelle Berufsberatung und Abklärung der beruflichen Eingliederungsmöglichkeiten. Am 9. März 2010 annulierte sie beides unter Hinweis auf gesundheitliche Gründe. Nach Durchführung des Vorbescheidverfahrens verneinte sie mit Verfügung vom 28. Februar 2011 einen Rentenanspruch (Invaliditätsgrad von 23 %). Sie hielt fest, nach den Abklärungen könne zwar die Tätigkeit eines Malers nicht mehr ausgeübt werden, eine angepasste Beschäftigung sei aber im Vollpensum zumutbar.
B. Die von B._ erhobene Beschwerde wies das Versicherungsgericht des Kantons Aargau mit Entscheid vom 14. September 2011 ab.
C. B._ führt Beschwerde in öffentlich-rechtlichen Angelegenheiten; er beantragt die Aufhebung des angefochtenen Entscheides und der Verfügung vom 28. Februar 2011; die Sache sei zur Neubeurteilung an die Verwaltung zurückzuweisen; ferner ersucht er um unentgeltliche Rechtspflege, wobei Rechtsanwalt Dr. iur. Ziswiler zu seinem unentgeltlichen Rechtsvertreter zu bestellen sei.
Während Vorinstanz und Bundesamt für Sozialversicherungen auf Vernehmlassung verzichten, beantragt die IV-Stelle Abweisung der Beschwerde.

Erwägungen:
1. Der Beurteilung von Beschwerden in öffentlich-rechtlichen Angelegenheiten (<ref-law>) liegt der Sachverhalt zugrunde, den die Vorinstanz festgestellt hat (<ref-law>). Diesen kann das Bundesgericht von Amtes wegen berichtigen oder ergänzen, wenn er offensichtlich unrichtig ist oder auf einer Rechtsverletzung im Sinne von <ref-law> beruht (<ref-law>; vgl. auch <ref-law>). Zu den Rechtsverletzungen im Sinne von <ref-law> gehören auch die unvollständige Feststellung der rechtserheblichen Tatsachen und die Verletzung des Untersuchungsgrundsatzes als einer wesentlichen Verfahrensvorschrift (Urteil 9C_53/2008 vom 18. Februar 2009 E. 1.3 mit Hinweisen).
2. Streitig ist der Anspruch auf eine Invalidenrente. Das kantonale Gericht hat die gesetzlichen Bestimmungen und von der Rechtsprechung entwickelten Grundsätze, namentlich über die Begriffe der Invalidität (<ref-law>, <ref-law>), Arbeitsunfähigkeit (<ref-law>) und Erwerbsfähigkeit (<ref-law>), den Umfang des Rentenanspruchs (<ref-law>), die Bemessung des Invaliditätsgrades bei erwerbstätigen Versicherten nach der allgemeinen Methode des Einkommensvergleichs (<ref-law> und <ref-law>; <ref-ruling> E. 3.4 S. 348; <ref-ruling> E. 1 S. 30; <ref-ruling> E. 2a und b S. 136) sowie zum Beweiswert und zur Beweiswürdigung ärztlicher Berichte und Gutachten (<ref-ruling> E. 3a S. 352 mit Hinweis) richtig dargelegt. Darauf wird verwiesen.
3. 3.1 Für die Vorinstanz war unbestritten, dass der Beschwerdeführer im angestammten Malerberuf und in körperlich anstrengenden Tätigkeiten zu 100 % arbeitsunfähig ist. In einer dem Gesundheitszustand angepassten, leichten körperlichen Tätigkeit bestehe jedoch mit überwiegender Wahrscheinlichkeit keine Einschränkung der Arbeitsfähigkeit. Da sich die Arbeitsunfähigkeiten nie über einen längeren Zeitrahmen fortgesetzt hätten, komme man bei Betrachtung der multiplen gesundheitlichen Vorkommnisse, bei welchen der Beschwerdeführer jeweils als arbeitsunfähig gegolten habe, zu keinem Ergebnis, welches nach <ref-law> zu berücksichtigen sei (vorinstanzliche E. 4.1.2 S. 11 Mitte).
3.2 Die vorinstanzliche Argumentation verkennt, dass das Revisionsrecht nach den <ref-law> und 88a IVV erst zum Zuge kommt, wenn ein Rentenanspruch überhaupt einmal entstanden, allenfalls rückwirkend zu befristen und/oder abzustufen ist (<ref-ruling>). Geht es wie hier zunächst darum, ob und in welchem Zeitpunkt überhaupt eine rentenbegründende Invalidität eingetreten ist, ist nach Art. 28 Abs. 1 lit. b und c IVG zu prüfen, ob die versicherte Person während eines Jahres ohne wesentlichen Unterbruch durchschnittlich mindestens 40 Prozent arbeitsunfähig (<ref-law>) und nach Ablauf dieses Jahres zu mindestens 40 Prozent invalid (<ref-law>) gewesen ist. Arbeitsunfähigkeit ist aber nach dem Wortlaut von <ref-law> die durch eine Beeinträchtigung der körperlichen, geistigen oder psychischen Gesundheit bedingte, volle oder teilweise Unfähigkeit, im bisherigen Beruf oder Aufgabenbereich zumutbare Arbeit zu leisten. Bei langer Dauer wird auch die zumutbare Tätigkeit in einem anderen Beruf oder Aufgabenbereich berücksichtigt.
3.3 Die Vorinstanz hat sich nicht spezifisch über den Verlauf der Arbeitsfähigkeit in der angestammten Tätigkeit als Maler und Gipser geäussert. Sie hat ausgeführt, eine erste volle Arbeitsunfähigkeit habe für zwei bis drei Wochen nach der Meniskusoperation vom 24. September 2007 vorgelegen; am 2. Dezember 2007 habe der Beschwerdeführer einen Myokardinfarkt erlitten, wobei ab Januar 2008 die Wiederaufnahme einer Arbeitstätigkeit möglich gewesen wäre; er sei vier Tage nach dem am 12. Mai 2008 erlittenen Hirninfarkt ohne notwendige Rehabilitationsmassnahmen bereits wieder aus dem Spital entlassen worden; anlässlich einer Nachkontrolle sei am 1. Oktober 2008 ein guter Allgemeinzustand und eine vollständige Erholung festgestellt worden; bei einer Untersuchung am 13. Januar 2009 habe eine stabile kardiale Situation bestanden und der Patient sich in einem guten Allgemeinzustand befunden; am 4. Januar 2010 habe er einen subakuten lateralen Myokardinfarkt erlitten, aber am 8. Januar 2010 in stabilem Allgemeinzustand wieder aus dem Spital entlassen werden können (vorinstanzliche E. 4.1.2 S. 11 oben).
4. 4.1 Ob sich Leiden in rentenrelevantem Ausmass auf die Erwerbsfähigkeit auswirken, hängt wesentlich davon ab, ob die versicherte Person im Stande ist, die verbliebene Arbeitsfähigkeit zu verwerten. Art und Mass dessen, was ihr an Erwerbstätigkeit noch zugemutet werden kann, richtet sich nach ihren besonderen persönlichen Verhältnissen einerseits und nach den allgemein herrschenden Auffassungen andererseits. Für die Beurteilung der Zumutbarkeit ist letztlich insofern eine objektive Betrachtungsweise massgebend, als es nicht auf eine bloss subjektiv ablehnende Bewertung der infrage stehenden Erwerbstätigkeit durch die versicherte Person ankommt (ULRICH MEYER, Rechtsprechung des Bundesgerichts zum IVG, 2. Aufl., S. 294 mit Hinweis auf <ref-ruling>).
4.2 Ein medizinisches Gutachten liegt nicht vor, und die Beurteilung der Zumutbarkeit einer Verweisungstätigkeit ist aufgrund zum Teil entgegengesetzter Aussagen der behandelnden Leistungserbringer erschwert. Nach den Akten ist jedoch mit der erforderlichen Wahrscheinlichkeit erstellt, dass die für den Beginn des Laufs der Wartezeit vorausgesetzte Erheblichkeitsschwelle einer 20%igen Arbeitsunfähigkeit (ULRICH MEYER, a.a.O., S. 279 mit Hinweis auf AHI 1998 124) spätestens am 24. September 2007 (Meniskusoperation) erreicht war. Etwas mehr als zwei Monaten später erlitt der Beschwerdeführer am 2. Dezember 2007 den ersten Myokardinfarkt. Bei Herzinfarkt und Kniearthrose beurteilte der behandelnde Arzt Dr. med. W._, Arzt für Allgemeine Medizin FMH, die Leistungsfähigkeit für den angestammten Beruf als Maler und Gipser als nicht mehr gegeben (Bericht vom 11. Februar 2008). Am 12. Mai 2008 kam es zum Hirninfarkt. Im Verlaufsbericht vom 24. November 2008 bekräftigte Dr. med. W._, unter den gegebenen gesundheitlichen Störungen sei die Ausübung der bisherigen Tätigkeit nicht mehr möglich. Diese Aussage wird gestützt durch diverse Stellungnahmen (vgl. etwa in ihrer Gesamtheit die Berichte des Spitasl A._ [Medizinische Klinik vom 10. Dezember 2007, 3. März 2008, 7. Januar 2010; Neurologische Klinik vom 14. Mai 2008, 19. Mai 2008, 8. Oktober 2008, 12. Juni 2009; Kardiologie vom 17. Januar 2008, 20. Januar 2009, 18. März 2009, 18. Februar 2010, 29. April 2010] und der Klinik G._, Fachklinik für kardiale und psychosomatische Rehabilitation, vom 24. Januar 2008 und 7. Februar 2008). Die Wartezeit lief somit bei einer durchschnittlich 40%igen Arbeitsunfähigkeit in der bisherigen Tätigkeit und ohne wesentlichen Unterbruch spätestens ein Jahr nach der Meniskusoperation ungehindert ab, was die Vorinstanz verkennt.
5. Aufgrund der Aktenlage steht die Möglichkeit unwiderlegt im Raum, dass der Beschwerdeführer nach der Absolvierung der einjährigen Wartezeit (<ref-law>) im angestammten Beruf für immer und in einer zumutbaren Verweisungstätigkeit zumindest vorübergehend über keine erwerblich voll oder teilweise verwertbare Arbeitsfähigkeit verfügte und darum allenfalls der Anspruch auf eine (eventuell befristete und/oder abgestufte) (Teil-)Rente entstanden sein könnte. Wie sich die Verhältnisse ab 2007 und seither entwickelt haben, wird im Rahmen eines multidisziplinären Gutachtens in kardiologischer, neurologischer, rheumatologischer und psychiatrischer Hinsicht und unter Berücksichtigung des aktenmässig dokumentierten Verlaufes zu prüfen sein. Die Sache ist zu den erforderlichen Vorkehrungen und zum Neuentscheid im Sinne der Erwägungen an die Beschwerdegegnerin zurückzuweisen.
6. Die Rückweisung der Sache an die Verwaltung zu erneuter Abklärung mit offenem Ausgang gilt hinsichtlich der Verfahrenskosten als volles Obsiegen des Versicherten (Art. 66 Abs. 1, Art. 68 Abs. 2 BGG; <ref-ruling> E. 6.1 S. 235; Urteil 8C_374/2008 E. 7). Dessen Gesuch um unentgeltliche Rechtspflege ist demzufolge gegenstandslos.

Demnach erkennt das Bundesgericht:
1. Die Beschwerde wird in dem Sinne gutgeheissen, dass der Entscheid des Versicherungsgerichts des Kantons Aargau vom 14. September 2011 und die Verfügung der IV-Stelle des Kantons Aargau vom 28. Februar 2011 aufgehoben werden und die Sache an die Beschwerdegegnerin zurückgewiesen wird, damit sie, nach erfolgter Abklärung im Sinne der Erwägungen, über den Rentenanspruch neu verfüge.
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 vorangegangenen Verfahrens an das Versicherungsgericht des Kantons Aargau zurückgewiesen.
5. Dieses Urteil wird den Parteien, dem Versicherungsgericht des Kantons Aargau und dem Bundesamt für Sozialversicherungen schriftlich mitgeteilt.
Luzern, 13. Juli 2012
Im Namen der II. sozialrechtlichen Abteilung
des Schweizerischen Bundesgerichts
Der Präsident: Meyer
Der Gerichtsschreiber: Schmutz