Faits:
A. Par jugement du 23 juillet 2012, le Tribunal correctionnel du canton de Genève a condamné X._ pour infraction à la LEtr à une peine de 60 jours-amende à 30 fr. le jour avec sursis pendant trois ans, sous déduction de la détention préventive subie. Il l'a acquitté des chefs de tentative de meurtre et de contrainte sexuelle avec cruauté, a renoncé à révoquer le sursis accordé le 31 août 2011 et a débouté A._ de ses conclusions civiles.
B. Sur appels de cette dernière et du Ministère public, la Chambre pénale d'appel et de révision de la Cour de justice du canton de Genève a, par arrêt du 20 décembre 2012, annulé le jugement du 23 juillet 2012, dans la mesure où il acquitte X._ de la prévention de contrainte sexuelle avec cruauté et prononce la peine susmentionnée. Elle a condamné X._ pour contrainte sexuelle avec cruauté (art. 189 ch. 1 et 3 CP) et séjour illégal en Suisse (art. 115 al. 1 let. b LEtr) à une peine de quatre ans et quatre mois, peine complémentaire à celle prononcée le 18 septembre 2012. X._ a de plus été astreint à supporter les frais de procédure de première instance et d'appel et à verser à A._ 20'000 fr. avec intérêt à 5% l'an dès le 14 octobre 2011 à titre d'indemnité pour tort moral et 30'494 fr. à titre d'indemnité de procédure. Le jugement du 23 juillet 2012 a été confirmé pour le surplus.
En bref, la cour cantonale, se fondant sur les déclarations de A._ et écartant celles de X._, a retenu que ce dernier avait, le 14 octobre 2011, étranglé A._ afin d'obtenir d'elle une fellation et lui avait causé diverses lésions lors de cette agression. Il s'était ainsi rendu coupable de contrainte sexuelle avec cruauté au sens de l'art. 189 ch. 1 et 3 CP. La cour cantonale a en revanche considéré que l'intention de X._ de tuer n'était pas établie de sorte qu'il devait être acquitté du chef de tentative de meurtre.
C. X._ forme un recours en matière pénale devant le Tribunal fédéral. Il conclut à l'annulation de l'arrêt cantonal, à son acquittement du chef de contrainte sexuelle avec cruauté, au rejet des prétentions de A._, à l'allocation en sa faveur de 20'000 fr. à titre de réparation du dommage économique enduré et de 50'000 fr. pour le tort moral subi. Subsidiairement, il requiert l'annulation de l'arrêt cantonal, le renvoi de la cause à l'autorité précédente pour nouveau jugement et que réserve lui soit donnée de ses droits en indemnisation de son dommage économique et de son tort moral. Il sollicite le bénéfice de l'assistance judiciaire.
Aucun échange d'écriture n'a été ordonné.

Considérant en droit:
1. L'arrêt entrepris a été rendu en matière pénale (art. 78 al. 1 LTF) et met fin à la procédure (art. 90 al. 1 LTF). Il émane d'une autorité de dernière instance cantonale au sens de l'art. 80 al. 1 LTF. Toutefois, il s'agit d'un arrêt prononcé dans une procédure par défaut (art. 407 al. 2 CPP et 366 ss CPP par renvoi de l'art. 379 CPP), qui peut en tant que tel devenir caduc à la suite d'une procédure de relief (cf. art. 370 al. 2 CPP). Se pose dès lors la question de l'épuisement des instances préalables.
Aux termes de l'art. 368 CPP, si le jugement rendu par défaut peut être notifié personnellement au condamné, celui-ci doit être informé sur son droit de demander un nouveau jugement au tribunal dans les dix jours, par écrit ou oralement (al. 1). Dans sa demande, le condamné expose brièvement les raisons qui l'ont empêché de participer aux débats (al. 2). Le tribunal rejette la demande lorsque le condamné, dûment cité, fait défaut aux débats sans excuse valable (al. 3).
Il ressort de cette disposition que le droit pour le condamné dûment cité d'obtenir un nouveau jugement en cas de défaut est subordonné à l'existence d'excuses valables justifiant son absence lors de l'audience de jugement. Malgré l'utilisation impropre dans le texte français de l'art. 368 al. 3 CPP du présent ("fait défaut"), ces excuses ont trait à l'audience à l'issue de laquelle le prononcé de condamnation a été rendu ("Hauptverhandlung"; art. 368 al. 2 et 3 CPP dans leur version allemande; PIQUEREZ/MACALUSO, Procédure pénale suisse, 3e éd. 2011, p. 670 n. 2056). Le droit d'obtenir un nouveau jugement n'est ainsi pas inconditionnel. L'arrêt entrepris doit par conséquent être considéré comme ayant été rendu en dernière instance cantonale au sens de l'art. 80 al. 1 LTF (dans ce sens, cf. <ref-ruling> consid. 1a et 2a p. 341 ss; arrêts 6B_471/2008 du 15 décembre 2008 consid. 1.2; 6B_810/2007 du 15 mai 2008 consid. 1.1).
2. La conclusion tendant à ce que réserve soit donnée au recourant de ses droits en indemnisation de son dommage économique et de son tort moral est nouvelle et donc irrecevable (art. 99 al. 2 LTF).
3. Le recourant invoque une violation de son droit d'être entendu, en particulier une violation par le juge de son devoir de motiver sa décision.
La lecture de l'arrêt cantonal, en particulier ses p. 6 et 7 (cf. infra consid. 4.3), permet de comprendre sans difficulté pour quels motifs l'autorité précédente a choisi de se fonder sur les déclarations de l'intimée plutôt que sur celles du recourant. Le grief à cet égard est infondé. Au surplus, en invoquant que la "condamnation n'est pas motivée par les éléments figurant au dossier" (recours, p. 14 ch. 64), le recourant s'en prend en réalité à l'établissement des faits opéré par l'autorité précédente, question qui sera examinée ci-dessous dans le cadre de l'analyse du grief d'arbitraire soulevé par le recourant. Enfin, on ne saurait suivre ce dernier lorsqu'il soutient que suite à un verdict d'acquittement, il appartient à l'autorité d'appel d'examiner en quoi ce verdict serait en contradiction avec des éléments de fait pertinents et des preuves à charge (recours, p. 16, ch. 80). L'appel doit en effet permettre un nouvel examen au fond par la juridiction d'appel. Celle-ci ne doit pas se borner à rechercher les erreurs du juge précédent et à critiquer le jugement de ce dernier. Elle doit tenir ses propres débats et prendre sa décision sous sa responsabilité et selon sa libre conviction, qui doit reposer sur le dossier et sa propre administration des preuves (arrêt 6B_99/2012 du 14 novembre 2012 consid. 5.2).
4. Le recourant ne conteste pas sa condamnation pour séjour illégal, mais uniquement celle pour contrainte sexuelle avec cruauté. Il invoque une appréciation (anticipée) arbitraire des preuves et une constatation manifestement inexacte des faits. Il estime également que le principe in dubio pro reo a été violé.
4.1 Dans la mesure où le recourant, dans le cadre de ce dernier moyen, s'en prend à la manière dont l'autorité précédente a apprécié les preuves, refusé d'administrer certaines et constaté les faits, son grief n'a pas de portée propre par rapport à celui d'arbitraire (<ref-ruling> consid. 2a p. 41). Il sera analysé avec celui-ci.
4.2 Dans le recours en matière pénale, les constatations de fait de la décision entreprise lient le Tribunal fédéral (art. 105 al. 1 LTF), sous les réserves découlant des art. 97 al. 1 et 105 al. 2 LTF, soit pour l'essentiel de l'arbitraire (art. 9 Cst.; sur cette notion v. <ref-ruling> consid. 6.1 p. 379 s.).
A l'instar de toute violation de droits fondamentaux, le grief d'arbitraire doit être invoqué et motivé de manière précise (art. 106 al. 2 LTF; <ref-ruling> consid. 2.2 p. 69). Le recourant doit ainsi exposer, de manière détaillée et pièces à l'appui, que les faits retenus l'ont été d'une manière absolument inadmissible, et non seulement discutable ou critiquable. Il ne saurait se borner à plaider à nouveau sa cause, contester les faits retenus ou rediscuter la manière dont ils ont été établis. Le Tribunal fédéral n'entre pas en matière sur les critiques de nature appellatoire (<ref-ruling> consid. 4.2.3 p. 5). Il ne lui appartient pas non plus de rechercher dans le dossier cantonal si l'une ou l'autre pièce non indiquée par le recourant dans son recours établirait le fait invoqué ne ressortant pas de l'arrêt entrepris.
4.3 Le recourant ne conteste pas que la nuit du drame, le 14 octobre 2011, l'intimée lui a prodigué une fellation. Il ne conteste pas non plus les lésions constatées notamment sur le cou de l'intimée (notamment double fracture du larynx) par rapport médical établi les 14 et 15 octobre 2011. Il estime en revanche arbitraire de retenir qu'il en serait l'auteur.
L'autorité précédente s'est fondée, pour aboutir à ce constat, sur les déclarations de l'intimée lors de l'audience de confrontation, les traces ADN du recourant retrouvées sur les vêtements de l'intimée, la chronologie que cette dernière a indiquée et les détails qu'elle a donnés quant au contenu des discussions avec le recourant, concernant notamment ses moyens d'existence et sa famille. Les déclarations de l'intimée étaient constantes, à l'instar de sa description des faits eux-mêmes. Elles étaient en outre cohérentes avec les constatations médicales objectives. La cour cantonale a certes constaté certaines imprécisions dans le discours de l'intimée. Celles-ci, portant sur l'accent du recourant ou le port d'une boucle d'oreille, pesaient toutefois notablement moins lourd que les éléments susmentionnés. L'autorité précédente a en revanche écarté les déclarations du recourant, estimant que ce dernier les adaptait au fur et à mesure de sa connaissance du dossier. Enfin, elle a considéré que les circonstances rapportées par l'intimée ne laissaient pas le temps nécessaire à la satisfaction d'autres clients avant l'appel à la police (arrêt entrepris, p. 6 et 7).
4.4 Le recourant invoque plusieurs mesures d'instruction qui n'auraient pas été administrées. Il y voit une appréciation anticipée arbitraire des preuves. Une telle appréciation n'est en effet revue par le Tribunal fédéral que sous l'angle restreint de l'arbitraire (cf. <ref-ruling> consid. 5.3 p. 148; <ref-ruling> consid. 3 p. 157). Le recourant ne démontre toutefois pas avoir requis dites mesures d'instruction, conformément au droit de procédure, auprès de l'autorité précédente. Il n'explicite pas non plus dans quelle mesure cette autorité serait tombée dans l'arbitraire en n'administrant pas de preuves complémentaires. Son moyen est irrecevable.
A l'appui de son grief d'arbitraire, le recourant invoque des faits ne ressortant pas de la décision entreprise, sans indiquer quelle pièce ou quel témoignage les établirait. Il soutient ainsi ne pas correspondre à la description donnée par l'intimée. Il n'indique toutefois pas quelle pièce le démontrerait, la photo figurant au dossier n'étant à cet égard pas suffisante pour exclure qu'il puisse être la personne décrite par l'intimée. Le recourant procède également à une interprétation des témoignages recueillis, sortant de son contexte des déclarations afin de leur donner un sens qu'elles n'ont pas. Les faits invoqués par le recourant de la sorte ne sauraient être pris en compte. Pour le surplus, le recourant se prête à une discussion purement appellatoire du dossier qui est comme telle irrecevable. A tout le moins ne démontre-t-il pas qu'il était insoutenable de tenir comme probantes les déclarations de l'intimée et d'écarter les siennes.
4.5 Enfin, le grief de violation du principe in dubio pro reo en tant que règle sur le fardeau de la preuve est infondé. L'autorité précédente a en effet jugé que le recourant était coupable non car il n'avait pas prouvé son innocence, mais parce que les preuves administrées conduisaient à retenir qu'il avait bien commis une contrainte sexuelle avec cruauté sur l'intimée.
5. Le recourant estime que l'autorité précédente a commis un déni de justice en ne statuant pas sur ses prétentions en indemnité.
5.1 Commet un déni de justice formel et viole l'art. 29 al. 1 Cst. l'autorité qui ne statue pas ou n'entre pas en matière sur un recours ou un grief qui lui est soumis dans les formes et délai légaux, alors qu'elle était compétente pour le faire (<ref-ruling> consid. 2.1 p. 9).
5.2 La cour cantonale a condamné le recourant à une peine privative de liberté de 4 ans et 4 mois pour contrainte sexuelle avec cruauté et séjour illégal. Elle a confirmé l'acquittement du chef de tentative de meurtre. Elle a mis l'entier des frais de procédure de première instance et d'appel à la charge du recourant et condamné ce dernier à verser à l'intimée une indemnité de procédure de 30'494 fr., de même qu'une indemnité pour tort moral de 20'000 francs. La cour cantonale ne s'est cependant pas exprimée expressément sur la demande en indemnité formulée par le recourant. Quoi qu'il en soit, cela ne conduit pas à l'admission de la conclusion en réforme, respectivement en annulation du recourant.
5.3 Aux termes de l'art. 429 al. 1 CPP, si le prévenu est acquitté totalement ou en partie, il a droit à une indemnité pour le dommage économique subi au titre de sa participation obligatoire à la procédure pénale (let. b) et à une réparation du tort moral subi en raison d'une atteinte particulièrement grave à sa personnalité, notamment en cas de privation de liberté (let. c). L'art. 430 al. 1 let. a CPP permet toutefois de refuser l'indemnité ou la réparation du tort moral lorsque le prévenu a provoqué illicitement et fautivement l'ouverture de la procédure ou a rendu plus difficile la conduite de celle-ci.
5.4 Le recourant a été condamné à supporter l'entier des frais de procédure d'appel et de première instance, point qu'il n'a pas contesté. Conformément à la jurisprudence du Tribunal fédéral, en cas de condamnation aux frais, il n'y a en principe pas lieu d'envisager une indemnisation du prévenu notamment pour tort moral (<ref-ruling> consid. 2.4.2 p. 357). Le recourant n'apporte aucune explication qui justifierait de s'écarter de ce principe dans le cas d'espèce. Par son comportement, soit l'étranglement du cou de l'intimée afin d'obtenir une prestation sexuelle, le recourant a indubitablement causé fautivement et illicitement l'ouverture d'une procédure pénale pour contrainte sexuelle avec cruauté et tentative de meurtre en particulier, procédure qui a notamment conduit à sa mise en détention provisoire et abouti à une condamnation pour contrainte sexuelle avec cruauté à une peine privative de liberté de 4 ans et 4 mois (dont il convient de déduire la détention préventive subie). Dans ces conditions, qu'il ait été acquitté du chef d'accusation de tentative de meurtre ne suffit pas à justifier l'octroi de l'une ou l'autre des indemnités prévues aux lettres b et c de l'art. 429 CPP. Pour ce motif déjà, la conclusion en indemnité est infondée.
6. Il résulte de ce qui précède que le recours doit être rejeté dans la mesure de sa recevabilité. Dès lors qu'il était dépourvu de chance de succès, l'assistance judiciaire doit être refusée (art. 64 al. 1 LTF). Le recourant supporte les frais de la cause qui sont fixés en tenant compte de sa situation économique, qui n'apparaît pas favorable (art. 65 al. 2 et 66 al. 1 LTF).

Par ces motifs, le Tribunal fédéral prononce:
1. Le recours est rejeté dans la mesure où il est recevable.
2. La demande d'assistance judiciaire est rejetée.
3. Les frais judiciaires, arrêtés à 1'600 fr., sont mis à la charge du recourant.
4. Le présent arrêt est communiqué aux parties et à la Chambre pénale d'appel et de révision de la Cour de justice du canton de Genève.
Lausanne, le 18 avril 2013
Au nom de la Cour de droit pénal
du Tribunal fédéral suisse
Le Président: Mathys
La Greffière: Cherpillod