Faits:
A. A._, ressortissante sénégalaise et malienne née le *** 1966, est entrée en Suisse le 6 décembre 2003. Le 19 mars 2004, elle a épousé B._, ressortissant suisse né le *** 1950. Elle a été mise au bénéfice d'une autorisation de séjour pour regroupement familial le 6 mai 2004, laquelle a été régulièrement renouvelée jusqu'au 19 mars 2009.
Les enfants de A._, soit C._, née le *** 1987 et D._, né le *** 1989, tous les deux ressortissants sénégalais, ont rejoint leur mère à E._ le 21 août 2004. Une autorisation de séjour pour regroupement familial leur a été délivrée le 21 septembre 2004, laquelle a également été régulièrement renouvelée jusqu'au 19 mars 2009.
B. Dans le cadre de la procédure de renouvellement des autorisations de séjour des intéressés, initiée le 19 février 2009, A._ a indiqué qu'en accord avec son mari, elle s'en était séparée au motif que l'atmosphère au domicile conjugal était devenue invivable depuis l'arrivée de ses enfants et que les disputes devenaient de plus en plus fréquentes. Cette situation était exacerbée par la dimension modeste de l'appartement familial.
Le 11 août 2009, l'Office de la population du canton de Genève (ci-après: l'Office de la population) a fait savoir à A._ qu'au vu des explications fournies, il était disposé à soumettre le cas à l'Office fédéral des migrations (ci-après: l'Office fédéral).
Après leur avoir donné l'occasion de s'exprimer, l'Office fédéral, par décision du 8 mars 2010, a refusé d'approuver la prolongation de l'autorisation de séjour de A._ et de ses enfants et a ordonné leur renvoi.
Saisi d'un recours interjeté par A._, B._, C._ et D._ contre la décision précitée de l'Office fédéral, le Tribunal administratif fédéral l'a rejeté, par arrêt du 22 octobre 2012. Il a considéré, en substance, que la vie commune des époux avait pris fin en juillet 2005, qu'ils ne pouvaient pas se prévaloir d'une exception à l'exigence du ménage commun au sens de l'art. 49 LEtr (RS 142.20), que l'art. 50 al. 1 let. a LEtr était en conséquence inapplicable, que la poursuite du séjour en Suisse de A._ et de ses enfants ne s'imposait pas au sens de l'art. 50 al. 1 let. b LEtr, que A._ ne pouvait déduire aucun droit de l'art. 8 par. 1 CEDH et que c'était à juste titre que l'Office fédéral avait prononcé le renvoi des intéressés.
C. Agissant par la voie du recours en matière de droit public, A._, B._, C._ et D._ demandent au Tribunal fédéral, sous suite de frais et dépens, d'annuler l'arrêt du Tribunal administratif fédéral du 22 octobre 2012, d'ordonner à l'Office fédéral d'octroyer un permis d'établissement à A._ et de prolonger les autorisations de séjour de C._ et de D._, subsidiairement, de renvoyer l'affaire à l'Office fédéral pour nouvelle décision au sens des considérants.
Le Tribunal administratif fédéral renonce à prendre position sur le recours. L'Office fédéral propose de le rejeter.
Par ordonnance du 4 décembre 2012, le Président de la IIe Cour de droit public du Tribunal fédéral a admis la demande d'effet suspensif présentée par les intéressés.

Considérant en droit:
1. Le litige porte sur le refus d'approuver la prolongation des autorisations de séjour des recourants 1, 3 et 4.
1.1 D'après l'art. 83 let. c ch. 2 LTF, le recours en matière de droit public est irrecevable contre les décisions en matière de droit des étrangers qui concernent une autorisation à laquelle ni le droit fédéral ni le droit international ne donnent droit. Selon la jurisprudence, il suffit, sous l'angle de la recevabilité, 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 (cf. <ref-ruling> consid. 1.1 p. 179).
1.2 En l'espèce la recourante 1 invoque un droit à une autorisation d'établissement fondé sur l'art. 42 al. 1 et 3 LEtr, qui prévoit que le conjoint étranger du titulaire d'une autorisation d'établissement a 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, ce qui serait son cas, puisque les époux avaient des raisons personnelles majeures au sens de l'art. 49 LEtr pour avoir des domiciles distincts. Elle se réfère également à l'art. 50 al. 1 LEtr, qui subordonne la prolongation de son autorisation de séjour à certaines conditions dont elle se prévaut. Ces circonstances sont potentiellement de nature à lui conférer un droit à une autorisation de séjour. Il s'ensuit que son recours est recevable sous l'angle de l'art. 83 let. c ch. 2 LTF, étant précisé que le point de savoir si la recourante peut effectivement se prévaloir d'un tel droit relève du fond et non de la recevabilité (cf. <ref-ruling> consid. 1.3 p. 287).
1.3 De leur côté, les recourants 3 et 4 invoquent l'art. 8 CEDH. Un étranger peut se prévaloir de la protection de la vie familiale découlant de l'art. 8 CEDH à condition qu'il entretienne une relation étroite et effective avec une personne de sa famille ayant le droit de résider durablement en Suisse (cf. <ref-ruling> consid. 1.3 p. 287 et les arrêts cités). Les relations familiales qui peuvent fonder, en vertu de l'art. 8 CEDH, un droit à une autorisation de police des étrangers sont avant tout les rapports entre époux ainsi qu'entre parents et enfants mineurs vivant ensemble (cf. <ref-ruling> consid. 1.3.2 p. 146). Un étranger majeur ne peut se prévaloir de cette disposition que s'il se trouve dans un état de dépendance particulier par rapport à des membres de sa famille résidant en Suisse en raison, par exemple, d'un handicap (physique ou mental) ou d'une maladie grave (<ref-ruling> consid. 2 p. 13 s. et la jurisprudence citée).
Les recourants 3 et 4 sont nés respectivement le 24 juin 1987 et le 16 juillet 1989. Ils sont par conséquent âgés de 25 et de 23 ans. Or, en ce qui concerne la recevabilité des demandes de regroupement familial fondées exclusivement sur l'art. 8 CEDH, c'est l'âge atteint au moment où le Tribunal fédéral statue qui est déterminant pour se prononcer sur la recevabilité du recours (cf. <ref-ruling> consid. 3.2 p. 499 s.; arrêt 2C_576/2011 du 13 mars 2012 consid. 1.4). Les recourants 3 et 4 étant aujourd'hui majeurs, le regroupement familial ne peut plus être demandé en ce qui les concerne (cf. art. 44 LEtr). En outre, les recourants ne prétendent pas qu'ils se trouveraient dans un état de dépendance particulier, au sens de la jurisprudence, vis-à-vis de leur mère. Il s'ensuit que le recours est irrecevable dans la mesure où il tend à l'octroi d'une autorisation de séjour en faveur des recourants 3 et 4.
1.4 Au surplus, déposé en temps utile (<ref-law>) et dans les formes prescrites par la loi (<ref-law>) par les destinataires de l'arrêt attaqué qui ont un intérêt digne de protection à son annulation ou à sa modification (<ref-law>), le présent recours, dirigé contre une décision du Tribunal administratif fédéral (<ref-law>), est en principe recevable.
2. Le Tribunal fédéral fonde son raisonnement juridique sur les faits constatés par l'autorité précédente (<ref-law>), à moins que ces faits n'aient été établis de façon manifestement inexacte - notion qui correspond à celle d'arbitraire (cf. <ref-ruling> consid. 4.1.2 p. 62; cf. pour la notion d'arbitraire <ref-ruling> consid. 7.1 p. 51) - ou en violation du droit au sens de l'<ref-law> (cf. <ref-law>). Si le recourant entend s'écarter des constatations de fait de l'autorité précédente (cf. <ref-law>), il doit expliquer de manière circonstanciée en quoi les conditions d'une exception prévue par l'<ref-law> seraient réalisées. Sinon, il n'est pas possible de tenir compte d'un état de fait divergent de celui qui est contenu dans l'acte attaqué. En particulier, le Tribunal fédéral n'entre pas en matière sur des critiques de type appellatoire portant sur l'état de fait ou sur l'appréciation des preuves (cf. <ref-ruling> consid. 5.1 p. 356).
La recourante 1 se plaint d'une constatation arbitraire des faits par le Tribunal administratif fédéral. Elle fait valoir que cette instance n'a pas retenu des faits pertinents démontrant que le mariage des recourants 1 et 2 n'était pas un mariage de complaisance. Or, si l'instance précédente a longuement examiné si les raisons qui ont conduit les époux à avoir des domiciles distincts justifiaient d'admettre une exception à l'exigence du domicile commun de l'art. 42 al. 2 LEtr, elle n'a à aucun moment retenu que le mariage des recourants 1 et 2 aurait été conclu en vue d'abuser des dispositions de la LEtr. Les faits destinés à démontrer que l'union des époux n'était pas un mariage de complaisance s'avèrent ainsi sans pertinence, de sorte qu'on ne saurait reprocher au Tribunal administratif fédéral d'avoir procédé à une constatation arbitraire des faits.
La recourante 1 reproche également au Tribunal administratif fédéral d'avoir présumé l'inexistence de la vie conjugale entre les époux en procédant à une appréciation arbitraire des preuves. Force est de constater que, sous couvert d'établissement des faits, ces critiques formulées par la recourante se rapportent en réalité à l'application du droit par l'instance précédente, puisqu'elles portent sur la qualité et la durée de la vie commune de époux et, par conséquent, sur l'appréciation juridique des faits pertinents. Elles seront par conséquent examinées ci-après (cf. infra consid. 3).
3. Les recourants font valoir que l'existence de deux logements distincts n'empêchait pas la réalité d'une communauté économique et sociale et que le Tribunal administratif fédéral a violé l'art. 42 al. 1 LEtr en refusant d'admettre que la location d'un petit appartement, utilisé par les deux conjoints, sis à proximité du logement conjugal, ne signifiait pas la cessation de la vie commune des époux. En outre, la décision des conjoints ne répondait pas à un motif de convenance personnelle, mais était destinée à sauvegarder la vie familiale en raison des tensions engendrées par la promiscuité due à la présence des enfants de l'épouse. Ils avaient ainsi privilégié l'épanouissement des enfants plutôt que le confort du couple. Les époux avaient en outre démontré qu'ils étaient restés attachés l'un à l'autre, qu'ils participaient ensemble à la vie sociale de la commune de E._ et qu'il n'y avait aucun doute dans l'esprit de leurs proches, de leurs amis et des autorités communales sur la réalité de leur union.
3.1 Selon l'art. 42 al. 1 LEtr, le conjoint d'un ressortissant suisse a 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. D'après l'art. 50 al. 1 let. a LEtr, après dissolution de la famille, le droit du conjoint à la prolongation de la durée de validité de l'autorisation de séjour octroyée en vertu de l'art. 42 LEtr subsiste si l'union conjugale a duré au moins trois ans et que l'intégration est réussie. Ces conditions sont cumulatives (<ref-ruling> consid. 3.3.3 p. 119).
L'art. 49 LEtr prévoit une exception à l'exigence du ménage commun lorsque la communauté familiale (ou conjugale) est maintenue et que des raisons majeures justifiant l'existence de domiciles séparés peuvent être invoquées. Selon l'art. 76 de l'ordonnance du 24 octobre 2007 relative à l'admission, au séjour et à l'exercice d'une activité lucrative (OASA; RS 142.201), une exception à l'exigence du ménage commun peut résulter de raisons majeures dues, notamment, à des obligations professionnelles ou à une séparation provisoire en raison de problèmes familiaux importants. Il ressort de la formulation des art. 49 LEtr ("raisons majeures") et 76 OASA ("problèmes familiaux importants") que ces dispositions visent des situations exceptionnelles (cf. arrêt 2C_723/2010 du 14 février 2011 consid. 4.1). La décision librement consentie des époux de "vivre ensemble séparément" ne constitue pas, à elle seule, une raison majeure au sens de l'art. 49 LEtr (cf. arrêt 2C_40/2012 du 15 octobre 2012 consid. 4). Le but de l'art. 49 LEtr n'est en effet pas de permettre aux époux de vivre séparés en Suisse pendant une longue période et exige que la communauté familiale soit maintenue. Après plus d'un an de séparation, il y a présomption que la communauté conjugale est rompue. Quant aux problèmes familiaux importants, ils doivent provenir de situations particulièrement difficiles, telles que les violences domestiques (cf. arrêts 2C_672/2012 du 26 février 2013 consid. 2.2; 2C_308/2011 du 7 septembre 2011 consid. 3.2). Le seul fait que le mariage n'a pas été dissous et que les époux n'ont pas entrepris de démarches à cette fin ne suffit pas à établir le maintien de la communauté conjugale (cf. arrêt 2C_647/2010 du 10 février 2011 consid. 3.1 et les références). De manière générale, il appartient à l'étranger d'établir l'existence de la communauté conjugale en dépit des domiciles séparés. Cela vaut d'autant plus que cette situation s'est prolongée dans le temps, car une séparation d'une certaine durée fait présumer que la communauté conjugale a cessé d'exister (cf. arrêt 2C_575/2009 du 1er juin 2010 consid. 3.5).
3.2 En l'espèce, selon l'état de fait retenu par le Tribunal administratif fédéral, non contesté sur ce point, les recourants 1 et 2 occupent des appartements distincts depuis près de huit ans. Chacun est titulaire du bail du logement qu'il occupe. Le bail de l'appartement sis au chemin F._, initialement conclu par le recourant 2 et entré en vigueur le 1er octobre 2004, a été transféré à la recourante 1 par contrat du 4 septembre 2006. Pour sa part, le recourant 2 est le seul titulaire du bail de l'appartement de trois pièces sis à la place G._, entré en vigueur le 16 juillet 2005. Même si les époux ont maintenu de bonnes relations, en continuant notamment à partager certaines activités sociales, il est difficile de concevoir que les disputes incessantes qu'ils ont allégué dès l'arrivée des enfants de l'épouse et l'atmosphère invivable au domicile conjugal qu'ils ont décrite n'aient pas altéré le lien conjugal. La détérioration du lien conjugal a finalement abouti au départ du recourant 2 de son domicile de E._ suite à sa rencontre avec une autre femme, en automne 2011, sans même qu'il en avertisse son épouse. Quant à son intention de reprendre la vie commune avec son épouse, elle n'est qu'alléguée. Si elle était avérée, elle constituerait au demeurant un fait nouveau postérieur à la date de l'arrêt du Tribunal administratif fédéral du 22 octobre 2012 et ne pourrait pas être prise en considération (cf. <ref-law>).
Pour le surplus, les arguments des recourants relatifs au choix de deux logements distincts, soit l'exiguïté du domicile conjugal et l'impossibilité de trouver un appartement plus grand à des conditions financières acceptables ne sont guère convaincants. Les recourants n'ont en particulier pas allégué, ni prouvé la moindre recherche d'un appartement plus vaste. Il en va de même du manque de moyens financiers du couple. En outre, il est étonnant que les recourants n'aient apparemment pas songé à loger les enfants de l'épouse, alors que ceux-ci étaient âgés de 19 ans et 17 ans, dans l'appartement sis à la place G._, par exemple à partir de septembre 2006, date du transfert du bail de l'appartement sis au chemin F._ à l'épouse. Un couple uni aurait vraisemblablement privilégié cette solution, susceptible de favoriser la vie conjugale.
Le Tribunal administratif fédéral n'a donc pas violé le droit fédéral en retenant que les recourants 1 et 2 n'avaient plus fait ménage commun au sens de l'art. 42 al. 1 LEtr depuis le mois de juillet 2005 et que l'union conjugale avait duré moins de trois ans au sens de l'art. 50 al. 1 let. a LEtr. C'est donc à juste titre qu'il ne s'est pas prononcé sur la réussite de l'intégration au sens de cette dernière disposition.
4. Les recourants invoquent également une violation de l'art. 50 al. 1 let. b LEtr dans la mesure où le Tribunal administratif fédéral a nié l'existence de raisons personnelles majeures justifiant la prolongation de leur séjour en Suisse. Ils soulignent qu'ils sont parfaitement intégrés dans la vie de leur commune de domicile, qu'ils ont toujours respecté l'ordre juridique, qu'ils n'ont pas de dettes et qu'ils n'auraient aucune chance de retrouver un travail au Sénégal, pays que la recourante 1 a quitté depuis 25 ans et dans lequel ses enfants n'avaient vécu que le temps d'une année scolaire.
4.1 Selon l'art. 50 al. 1 let. b LEtr, après dissolution de la famille, le droit du conjoint et des enfants à l'octroi d'une autorisation de séjour et à la prolongation de sa durée de validité subsiste si la poursuite du séjour en Suisse s'impose pour des raisons personnelles majeures. L'art. 50 al. 1 let. b et al. 2 LEtr vise à régler les situations qui échappent aux dispositions de l'art. 50 al. 1 let. a LEtr, soit parce que le séjour en Suisse durant le mariage n'a pas duré trois ans, soit parce que l'intégration n'est pas suffisamment accomplie, ou encore parce que ces deux aspects font défaut mais que - eu égard à l'ensemble des circonstances - l'étranger se trouve dans un cas de rigueur après la dissolution de la famille (cf. <ref-ruling> consid. 3.2.1 p. 348 s.). A cet égard, c'est la situation personnelle de l'intéressé qui est décisive et non l'intérêt public qui revêt une politique migratoire restrictive. Il s'agit par conséquent uniquement de décider du contenu de la notion juridique indéterminée "raisons personnelles majeures" et de l'appliquer au cas d'espèce, en gardant à l'esprit que l'art. 50 al. 1 let. b LEtr confère un droit à la poursuite du séjour en Suisse. Comme il s'agit de cas de rigueur survenant à la suite de la dissolution de la famille, en relation avec l'autorisation de séjour découlant du mariage, les raisons qui ont conduit à sa dissolution revêtent par conséquent de l'importance. L'admission d'un cas de rigueur personnel survenant après la dissolution de la communauté conjugale suppose que, sur la base des circonstances d'espèce, les conséquences pour la vie privée et familiale de la personne étrangère liées à ses conditions de vie après la perte du droit de séjour découlant de la communauté conjugale soient d'une intensité considérable (cf. <ref-ruling> consid. 3.1 p. 394 s.). Le Tribunal fédéral a mis en lumière un certain nombre de situations dans lesquelles la poursuite du séjour en Suisse peut s'imposer, qui ne sont toutefois pas exhaustives. Parmi celles-ci figurent notamment les violences conjugales, qui doivent revêtir une certaine intensité, et la réintégration fortement compromise dans le pays d'origine (cf. <ref-ruling> consid. 5.3 p. 4), mais aussi le cas dans lequel le conjoint duquel dépend le droit de séjour de l'étranger décède (cf. <ref-ruling> consid. 3.2.2 p. 349).
S'agissant de la réintégration sociale dans le pays de provenance, l'art. 50 al. 2 LEtr exige qu'elle semble fortement compromise. La question n'est donc pas de savoir s'il est plus facile pour la personne concernée de vivre en Suisse, mais uniquement d'examiner si, en cas de retour dans le pays d'origine, les conditions de sa réintégration sociale, au regard de sa situation personnelle, professionnelle et familiale, seraient gravement compromises (cf. arrêts 2C_216/2009 du 20 août 2009 consid. 3 et les références). Le simple fait que l'étranger doit retrouver des conditions de vie qui sont usuelles dans son pays de provenance, ne constitue pas une raison personnelle majeure au sens de l'art. 50 LEtr, même si ces conditions de vie sont moins avantageuses que celles dont cette personne bénéficie en Suisse (cf. arrêt 2C_1000/2012 du 21 février 2013 consid. 5.2.1).
4.2 Dans le cas particulier, le Tribunal administratif fédéral a par conséquent retenu à juste titre que les éléments dont la recourante 1 se prévaut pour démontrer sa bonne intégration en Suisse ne sont pas significatifs pour juger si, dans son pays d'origine, sa réintégration serait gravement compromise. Pour ce qui concerne sa réintégration sociale hors de Suisse, la recourante 1 insiste sur le fait qu'elle rencontrerait d'importantes difficultés à trouver un emploi au Sénégal. Or, elle a passé dans ce pays son enfance, son adolescence et les premières années de sa vie adulte, années qui apparaissent comme essentielles pour la formation de la personnalité et, partant, pour l'intégration sociale et culturelle. Ces circonstances permettent en outre de penser qu'elle y possède encore un cercle de connaissances et de proches susceptibles de favoriser son retour. A la suite de l'instance précédente, on notera que la recourante 1 est en bonne santé, au bénéfice d'une expérience professionnelle à l'étranger qui ne manquera pas de l'aider à se replacer sur le marché local du travail, comme elle l'était par le passé dans ses activités commerciales indépendantes dans le domaine de la mode et des accessoires de luxe.
Le Tribunal administratif fédéral n'a donc pas violé le droit fédéral en considérant que les recourants ne pouvaient pas se prévaloir de l'art. 50 al. let. b et al. 2 LEtr.
5. Invoquant les art. 8 et 14 CEDH, les recourants soutiennent que l'arrêt attaqué constitue une atteinte injustifiée à leur vie familiale et privée et que l'art. 42 LEtr, tel qu'interprété par le Tribunal administratif fédéral, crée une inégalité de traitement entre les citoyens suisses et ceux de l'Union européenne en matière de protection de la vie familiale, les premiers étant victimes d'une "discrimination à rebours" dans la mesure où, contrairement aux seconds, le droit de séjour de leur conjoint étranger est subordonné à la cohabitation.
5.1 Pour qu'il puisse invoquer la protection de la vie familiale découlant de l'art. 8 par. 1 CEDH, l'étranger doit entretenir une relation étroite et effective avec une personne de sa famille ayant le droit de résider durablement en Suisse (cf. <ref-ruling> consid. 1.3 p. 287 et les arrêts cités). Au vu de sa séparation de fait d'avec son mari suisse, la recourante 1 ne peut à l'évidence pas se prévaloir de cette disposition sous cet angle (cf. supra consid. 3.2).
5.2 Selon la jurisprudence, pour que l'on puisse déduire un droit à une autorisation de séjour de l'art. 8 CEDH en relation avec le respect de la vie privée, des conditions strictes doivent être remplies. Le requérant doit ainsi entretenir avec la Suisse des liens sociaux ou professionnels d'une intensité particulière, allant au-delà d'une intégration normale (cf. arrêt 2C_1010/2011 du 31 janvier 2012 consid. 2.4). Le Tribunal fédéral n'adopte pas une approche schématique qui consisterait à présumer, à partir d'une certaine durée de séjour en Suisse, que l'intéressé y est enraciné et dispose de ce fait d'un droit de présence dans notre pays. Lors de l'application de l'art. 8 CEDH, l'autorité doit procéder à une pesée des intérêts et prendre en considération l'ensemble des circonstances du cas, en considérant la durée du séjour en Suisse comme un élément parmi d'autres (cf. <ref-ruling> consid. 3.2.1 p. 286 s. et la jurisprudence citée). Le Tribunal fédéral a notamment considéré qu'un étranger ayant vécu pendant 15 ans (cf. arrêt 2D_81/2009 du 12 avril 2010), 17 ans (cf. arrêt 2C_426/2010 du 16 décembre 2010) ou même 25 ans en Suisse (cf. arrêt 2C_190/2008 du 23 juin ) ne pouvait en déduire un droit à une autorisation de séjour découlant du droit au respect de la vie privée garanti par l'art. 8 CEDH. Il a cependant admis qu'un étranger établi depuis plus de 11 ans en Suisse et qui y avait développé des liens particulièrement intenses dans le domaine professionnel ainsi que dans le domaine social pouvait prétendre à une autorisation de séjour fondée sur le respect de sa vie privée (cf. arrêt 2C_266/2009 du 2 février 2010).
En l'espèce, la recourante 1 n'a pas démontré que les conditions posées par la jurisprudence pour admettre un droit à une autorisation de séjour au titre du respect de la vie privée seraient remplies. Elle est au bénéfice d'un titre de séjour depuis approximativement neuf ans et son intégration socio-professionnelle, si elle peut être qualifiée de normale, ne présente aucun caractère exceptionnel.
5.3 Enfin, en ce qui concerne la problématique de la discrimination de l'origine nationale, le Tribunal fédéral a jugé qu'il existait des motifs suffisants, non discriminatoires au regard de l'art. 14 CEDH, qui justifiaient de traiter les ressortissants suisses différemment des ressortissants de l'Union européenne en matière de regroupement familial (cf. arrêt 2C_354/2011 du 13 juillet 2012 consid. 2.7.3). La recourante ne saurait par conséquent tirer d'argument de l'art. 7 let. d de l'Accord du 21 juin 1999 entre la Confédération suisse, d'une part, et la Communauté européenne et ses États membres, d'autre part, sur la libre circulation des personnes (ALCP; RS 0.142.112.681) et 3 par. 1 et 2 annexe I ALCP, qui prévoit que le conjoint d'un ressortissant de la Communauté européenne ayant un droit de séjour en Suisse dispose d'un droit à une autorisation de séjour en Suisse pendant la durée formelle de son mariage.
Les moyens des recourants tirés d'une violation des art. 8 et 14 CEDH sont donc infondés.
6. Compte tenu de ce qui précède, le recours des recourants 1 et 2 doit être rejeté. Quant au recours des recourants 3 et 4, il est irrecevable.
Succombant, les recourants doivent supporter les frais judiciaires, solidairement entre eux (art. 66 al. 1 et 5 LTF) et n'ont pas droit à des dépens (<ref-law>).

Par ces motifs, le Tribunal fédéral prononce:
1. Le recours des recourants 3 et 4 est irrecevable.
2. Le recours des recourants 1 et 2 est rejeté.
3. Les frais judiciaires, arrêtés à CHF 2'000.-, sont mis à la charge des recourants, solidairement entre eux.
4. Le présent arrêt est communiqué à la mandataire des recourants, à l'Office fédéral des migrations, à l'Office cantonal de la population du canton de Genève et au Tribunal administratif fédéral, Cour III.
Lausanne, le 17 avril 2013
Au nom de la IIe Cour de droit public
du Tribunal fédéral suisse
Le Président: Zünd
La Greffière: Beti