Faits:
A. A.a D._, né en 1954, s'est annoncé le 12 mai 1998 auprès de l'Office de l'assurance-invalidité du canton de Genève (ci-après: l'office AI). Par décision du 4 novembre 2002, l'administration lui a octroyé une rente entière pour une période limitée dans le temps du 1er juin 1998 au 31 août 1999. Saisis successivement d'un recours de l'assuré, le Tribunal cantonal des assurances sociales de la République et canton de Genève (aujourd'hui: la Cour de justice de la République et canton de Genève, Chambre des assurances sociales) puis le Tribunal fédéral des assurances l'ont partiellement admis, ce dernier reconnaissant au prénommé le droit à une rente entière de l'assurance-invalidité entre le 1er juin 1998 et le 30 novembre 1999 (jugement du 11 novembre 2004, respectivement arrêt I 21/05 du 12 octobre 2005).
A.b Le 20 juillet 2007, l'assuré a déposé une nouvelle demande tendant à l'octroi d'une rente, que l'office AI a rejetée par décision du 6 mai 2008 au motif qu'aucun élément objectif ne démontrait une aggravation de son état de santé. Il a déféré cette décision au Tribunal cantonal des assurances sociales de la République et canton de Genève qui l'a débouté par jugement du 11 décembre 2008.
A.c L'assuré s'est à nouveau annoncé auprès de l'office AI le 25 janvier 2011. Averti par l'administration qu'il lui appartenait de rendre plausible, conformément à l'<ref-law>, la survenance d'une aggravation de son état de santé (courrier du 27 janvier 2011), D._ lui a transmis un certificat du docteur G._, spécialiste FMH en médecine interne et médecin traitant, faisant notamment état d'une péjoration de dorso-lombalgies pour lesquelles il était traité depuis 2009 par le docteur S._, spécialiste FMH en chirurgie orthopédique et traumatologique de l'appareil locomoteur (certificat du 11 mars 2011). Après avoir sollicité l'avis de son Service médical régional (SMR; avis du 13 avril 2011), l'office AI a rendu le 9 mai 2011 une décision intitulée "refus d'entrer en matière", dont le dispositif rejette la demande ("votre nouvelle demande de prestations est rejetée").
B. D._ a formé un recours contre cette décision devant la Cour de justice de la République et canton de Genève, Chambre des assurances sociales. A l'appui ce celui-ci, il a produit un rapport du docteur S._ (du 9 juin 2011), qui a été entendu en qualité de témoin. La Cour de justice a débouté l'assuré par jugement du 18 mai 2012.
C. D._ interjette un recours en matière de droit public contre ce jugement dont il demande l'annulation. Il conclut à la reconnaissance de son droit à une rente entière de l'assurance-invalidité à compter du 1er janvier 2011.
Le Tribunal fédéral a renoncé à procéder à un échange d'écritures.

Considérant en droit:
1. Le recours en matière de droit public peut être formé pour violation du droit, tel qu'il est délimité par les art. 95 et 96 LTF. Le Tribunal fédéral applique le droit d'office (<ref-law>), sans être limité par les arguments du recourant ou par la motivation de l'autorité précédente. Le Tribunal fédéral n'examine en principe que les griefs invoqués, compte tenu de l'exigence de motivation prévue à l'<ref-law>, et ne peut aller au-delà des conclusions des parties (<ref-law>). Il fonde son raisonnement sur les faits retenus par la juridiction de première instance (<ref-law>), sauf s'ils ont été établis de façon manifestement inexacte ou en violation du droit au sens de l'<ref-law> (<ref-law>). Le recourant qui entend s'écarter des faits constatés doit expliquer de manière circonstanciée en quoi les conditions de l'<ref-law> sont réalisées sinon un état de fait divergent ne peut être pris en considération.
2. Lorsque la rente a été refusée une première fois parce que le degré d'invalidité était insuffisant, la nouvelle demande ne peut être examinée que si l'assuré rend plausible que son invalidité s'est modifiée de manière à influencer ses droits (art. 87 al. 3 et 4 RAI dans leur teneur en vigueur jusqu'au 31 décembre 2011; <ref-ruling> consid. 3 p. 264 s.). Cette exigence doit permettre à l'administration, qui a précédemment rendu une décision de refus de prestations entrée en force, d'écarter sans plus ample examen de nouvelles demandes dans lesquelles l'assuré se borne à répéter les mêmes arguments, sans alléguer une modification des faits déterminants (<ref-ruling> consid. 2b p. 412, 117 V 198 consid. 4b p. 200 et les références).
Lorsque l'administration est entrée en matière selon l'art. 87 al. 4 en lien avec l'al. 3 RAI, il convient d'examiner, par analogie avec l'<ref-law> (<ref-ruling> consid. 3.2 p. 75ss), si entre la décision de refus de prestations entrée en force et la décision litigieuse, un changement important des circonstances propre à influencer le degré d'invalidité, et donc le droit à la rente, s'est produit (<ref-ruling> consid. 3.5.2 p. 351).
3. 3.1 Les premiers juges ont considéré que l'intimé avait formellement rejeté la demande du 25 janvier 2011 et partant, était entré en matière sur le droit du recourant à une rente de l'assurance-invalidité. Ils n'ont ainsi pas examiné si ce dernier avait rendu plausible une aggravation de son état de santé mais si une telle aggravation, susceptible de lui ouvrir le droit à des prestations, était survenue depuis le 6 mai 2008 - date de la précédente décision de l'intimé. Ils ont répondu par la négative, au motif que les docteurs G._ et S._ n'avaient fait part d'aucun élément objectif en ce sens.
3.2 Le recourant se plaint d'une constatation manifestement inexacte des faits pertinents, consécutive à une mauvaise appréciation des preuves, et d'une violation du droit fédéral. Il soutient en substance que les premiers juges ont ignoré des éléments objectifs, fournis par le docteur S._, démontrant que sa situation médicale avait subi pendant la période déterminante une modification notable susceptible d'influencer son taux d'invalidité.
4. 4.1 Après avoir sollicité son SMR pour qu'il se prononce sur le rapport du docteur G._ du 11 mars 2011, l'intimé a renoncé à mettre en oeuvre des investigations supplémentaires relatives à l'état de santé du recourant. Il n'est dès lors pas entré en matière sur la demande du 25 janvier 2011, contrairement à ce qu'ont affirmé les premiers juges sur la base du libellé du dispositif de la décision litigieuse. Cela ressort d'ailleurs non seulement de l'intitulé de cet acte mais aussi de sa motivation, dans laquelle l'intimé invoque l'<ref-law> et considère que, vu les circonstances, il ne peut pas entrer en matière.
4.2 Il s'ensuit que le litige porte sur le bien-fondé du refus de l'intimé d'entrer en matière sur la demande du 25 janvier 2011. La cause devrait donc en principe être renvoyée aux premiers juges afin qu'ils se prononcent - en respectant le droit d'être entendu du recourant - sur la question de savoir si celui-ci a rendu plausible l'existence d'une aggravation de son état de santé. On peut cependant y renoncer en l'occurrence: en affirmant que le docteur S._ a fait part d'éléments objectifs établissant une péjoration significative de ses troubles dorso-lombaires, l'intéressé estime implicitement avoir satisfait à cette condition et les constatations du jugement attaqué montrent bien que les premiers juges ne partagent pas cet avis. L'instance cantonale a en effet considéré que le docteur G._ évoquait dans son certificat du 11 mars 2011 un syndrome d'apnées du sommeil "sous contrôle" ainsi qu'une toux persistante qui ne pouvait pas présenter un caractère invalidant. Quant à l'augmentation des dorso-lombalgies dont avait fait état ce médecin, elle n'était pas étayée par des éléments objectifs. Les conclusions du docteur S._ ne reposaient pas non plus sur de tels éléments, celui-ci s'étant livré à une appréciation de la capacité de travail du recourant basée sur des critères qui ne relevaient ni du domaine médical ni de celui de l'assurance-invalidité et n'ayant pas jugé utile de procéder à un examen radiologique. Aucune aggravation de l'état de santé du recourant n'avait ainsi pu objectivement être mise en évidence (jugement entrepris, consid. 8 p. 6 s.).
5. Le recourant ne parvient pas à démontrer en quoi ces constatations seraient manifestement inexactes ou auraient été établies en violation du droit. Il est vrai que le docteur S._ s'est référé (dans son rapport du 9 juin 2011 et lors de son audition par les premiers juges) à une IRM pratiquée en 2009 et que les premiers juges n'ont fait aucune mention de cet élément. Des résultats de cet examen, le médecin en question s'est cependant contenté de déduire l'existence d'une pathologie lombaire lentement évolutive. Ainsi que l'ont retenu les premiers juges, ses conclusions relatives à la capacité de travail du recourant ne se fondent en revanche sur aucun élément objectif. Ce chirurgien a effectivement indiqué dans son rapport du 9 juin 2011 qu'une reprise du travail lui paraissait possible du point de vue médical mais difficile en pratique compte tenu de l'âge du recourant, de sa profession et d'une période d'inactivité de quatorze ans; il a ensuite évoqué, lors de son audition devant la juridiction cantonale, une capacité résiduelle de travail de 50% dans une activité adaptée aux limitations fonctionnelles de l'intéressé - tout en précisant qu'il lui était difficile de se prononcer précisément à ce sujet - mais n'a aucunement motivé cette appréciation.
6. Compte tenu de ce qui précède, le recours est mal fondé. Le recourant, qui succombe, supportera les frais judiciaires (<ref-law>).

Par ces motifs, le Tribunal fédéral prononce:
1. Le recours est rejeté.
2. Les frais judiciaires, arrêtés à 500 fr., sont mis à la charge du recourant.
3. Le présent arrêt est communiqué aux parties, à la Cour de justice de la République et canton de Genève, Chambre des assurances sociales, et à l'Office fédéral des assurances sociales.
Lucerne, le 3 janvier 2013
Au nom de la IIe Cour de droit social
du Tribunal fédéral suisse
Le Président: Kernen
Le Greffier: Bouverat