Faits:
A. A.a Le 18 janvier 2011, X._, ressortissante suisse née en 1966, et Y._, citoyen irakien né en 1984, ont formé auprès de l'Office de l'état civil du Nord vaudois une demande d'ouverture d'un dossier de mariage.
Le 21 janvier 2011, l'Office de l'état civil du Nord vaudois a constaté que les fiancés n'avaient produit aucun document attestant la légalité du séjour de Y._ en Suisse. Se référant à l'<ref-law>, il a dès lors imparti aux fiancés un délai au 24 mars 2011 pour ce faire.
Le dossier a été transmis le 1er avril 2011 à la Direction de l'état civil pour préavis. En tant que le séjour légal du fiancé n'était pas établi, l'Office proposait de ne pas entrer en matière sur la procédure préparatoire de mariage.
La Direction de l'état civil a confirmé cette appréciation le 4 avril 2011.
Par décision du 8 avril 2011, l'Office de l'état civil du Nord vaudois a déclaré irrecevable la demande d'ouverture d'une procédure de mariage présentée par les fiancés, dès lors que Y._ n'avait pas de séjour légal en Suisse.
A.b X._ et Y._ ont recouru contre cette décision le 2 mai 2011 devant la Cour de droit administratif et public du Tribunal cantonal du canton de Vaud.
La Direction de l'état civil, agissant en tant qu'autorité concernée, s'est déterminée sur le recours le 9 juin 2011, tant en son nom qu'en celui de l'autorité intimée.
Le 14 juillet 2011, le conseil d'office des recourants a produit un mémoire complémentaire, sur lequel les autorités intimée et concernée se sont conjointement déterminées le 2 août 2011.
Le 11 août 2011, l'autorité concernée a encore produit une détermination du Service de la population, Division asile, datée du 5 août 2011, qui confirmait l'illégalité du séjour de Y._ en Suisse.
A.c Le 30 septembre 2011, statuant dans une autre affaire posant la même problématique - irrecevabilité de la demande d'ouverture d'une procédure préparatoire de mariage entre une Suissesse et un étranger séjournant illégalement en Suisse -, le Tribunal cantonal du canton de Vaud a jugé l'<ref-law> inapplicable car incompatible avec le droit au mariage, ancré notamment à l'art. 12 CEDH (cause GE.2011.0082).
Par préavis du 5 octobre 2011, la juge instructrice a dès lors invité l'autorité intimée à se déterminer sur les conséquences qu'impliquait ce dernier arrêt pour les recourants.
La Direction de l'état civil, agissant en tant qu'autorité concernée, s'est exprimée le 17 octobre 2011, en son nom et en celui de l'autorité intimée: indiquant que l'Office fédéral de l'état civil, respectivement l'Office fédéral de la justice, avait décidé de recourir au Tribunal fédéral contre l'arrêt précité, elle requérait, dans ces circonstances, la suspension de la procédure jusqu'à droit connu sur l'arrêt à rendre par le Tribunal fédéral.
La juge instructrice n'a pas donné suite à sa demande.
Par arrêt du 3 novembre 2011, la Cour de droit administratif et public a admis le recours interjeté par les fiancés, annulé la décision de l'Office de l'état civil du Nord vaudois du 8 avril 2011 et retourné le dossier à cette dernière autorité pour nouvelle décision.
B. Par acte du 23 novembre 2011, le Département fédéral de justice et police (ci-après le Département) dépose un recours en matière civile au Tribunal fédéral. Il conclut à l'annulation de l'arrêt attaqué et, principalement, demande au Tribunal de céans de refuser la célébration du mariage des intéressés et d'inviter l'Office de l'état civil du Nord vaudois à procéder aux communications prescrites; subsidiairement, il sollicite le renvoi de la cause à l'autorité cantonale.
Les intimés concluent au rejet du recours, tandis que le tribunal cantonal se réfère aux considérants de son arrêt.
C. Par ordonnance du 12 décembre 2011, la Présidente de la IIe Cour de droit civil a octroyé d'office au recours le bénéfice de l'effet suspensif.

Considérant en droit:
1. Le recours a été déposé dans le délai légal (<ref-law>), contre une décision finale (<ref-law>), prise en application de normes de droit public, notamment de droit des étrangers, dans une matière connexe au droit civil (art. 72 al. 2 let. b ch. 2 LTF; cf. THOMAS GEISER/MARC BUSSLINGER, in: Ausländerrecht: eine umfassende Darstellung der Rechtsstellung von Ausländerinnen und Ausländern in der Schweiz, UEBERSAX/RUDIN/HUGI YAR/GEISER (éd.), 2e éd. 2009, p. 663, n. 14.10). La décision a été rendue sur recours, par la dernière instance cantonale (<ref-law>), et l'Office fédéral de la justice a la qualité pour recourir (<ref-law> et art. 90 al. 4 de l'ordonnance sur l'état civil [OEC; RS 211.112.2]). Partant, la voie du recours en matière civile est en principe ouverte.
2. 2.1 La cour cantonale a d'abord rappelé que, par arrêt du 30 septembre 2011, rendu à la suite d'une procédure de coordination réunissant tous les juges de la Cour de droit administratif et public du Tribunal cantonal, il avait été jugé que l'<ref-law> était incompatible avec le droit au mariage garanti notamment par l'art. 12 CEDH; elle a ensuite considéré qu'il n'existait en l'espèce aucune raison de s'écarter de cette jurisprudence.
La problématique posée par l'arrêt attaqué est donc identique à celle qui faisait l'objet de ce précédent arrêt, à savoir l'irrecevabilité, fondée sur l'<ref-law>, de la demande d'ouverture d'une procédure préparatoire de mariage entre une Suissesse et un étranger séjournant illégalement en Suisse. Dans cet arrêt, les juges cantonaux ont décidé qu'il convenait de contrôler la conformité de l'<ref-law> à la CEDH dès lors que cette dernière disposition touchait le droit fondamental au mariage. Se référant à un arrêt rendu par la Cour européenne des droits de l'homme (ci-après CourEDH) le 14 décembre 2010 dans la cause O'Donoghue et autres c./ Royaume-Uni (requête no 34848/07), la cour cantonale en a déduit qu'une application générale, systématique et automatique de l'<ref-law> ne paraissait pas conforme aux art. 12 CEDH et 14 Cst. Les étrangers en situation irrégulière en Suisse avaient certes la possibilité de solliciter une autorisation de séjour en vue de mariage en se fondant sur les art. 8 CEDH et 30 al. 1 let. b de la Loi fédérale du 16 décembre 2005 sur les étrangers (LEtr; RS 142.20) en relation avec l'art. 31 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); telle autorisation n'était cependant délivrée que lorsque le mariage était "imminent" ou aurait lieu dans un "délai raisonnable", condition qui dépendait de l'état d'avancement de la procédure préparatoire de mariage. Dès lors qu'aux termes de l'<ref-law>, cette dernière procédure n'était ouverte que lorsque les fiancés faisaient état d'un séjour légal en Suisse, force était de constater que les étrangers séjournant illégalement en Suisse ne pourraient se faire délivrer une telle autorisation de séjour, ni voir entamée une procédure préparatoire de mariage lors de leur séjour en Suisse et qu'ils ne pourraient ainsi s'y marier sans devoir auparavant quitter le territoire helvétique. La procédure instaurée par l'<ref-law> était par conséquent propre à constituer un obstacle prohibitif à la conclusion d'un mariage, obstacle qu'une interprétation conforme au droit international ne permettait toutefois pas de contourner, son texte clair l'excluant. L'incompatibilité de cette disposition au droit international la rendait dès lors inapplicable.
2.2 Le Département soutient pour l'essentiel que l'<ref-law> peut faire l'objet d'une application conforme à la Constitution et à la CEDH. Il fonde cette affirmation sur le rapport rendu le 31 janvier 2008 par la Commission des institutions politiques du Conseil national ainsi que sur l'avis émis par le Conseil fédéral le 14 mars 2008. Le Département observe en effet que les travaux préparatoires, de même que les directives de l'Office fédéral de l'état civil, rappellent la faculté d'obtenir un titre de séjour pour les fiancés séjournant en Suisse de manière illégale. Les fiancés étrangers devraient ainsi régler la situation de leur séjour en Suisse auprès des autorités migratoires et apporter cette preuve à l'officier de l'état civil dans le délai qui leur est imparti, à défaut de quoi la demande de mariage serait rejetée. La nouvelle disposition ne ferait ainsi que confirmer et souligner les compétences respectives des autorités de l'état civil et des autorités migratoires telles qu'elles sont attribuées dans le droit civil et la réglementation du droit des étrangers, l'objectif poursuivi étant d'uniformiser la pratique qui variait auparavant d'un canton à l'autre et d'améliorer la cohérence de l'activité étatique. Il s'agirait en définitive d'une règle d'ordre, sans incidence matérielle sur le droit ou non des intéressés de séjourner en Suisse du fait du mariage prévu. Or, le fiancé n'a en l'espèce entrepris aucune démarche en vue de l'obtention d'un titre de séjour lorsque l'Office d'état civil lui a imparti un délai de 60 jours pour fournir la preuve de la légalité de son séjour. Les fiancés, assistés ensuite d'un mandataire professionnel, n'ont pas davantage jugé utile de contester la détermination négative du Service de la population alors qu'elle ne jouissait pas de la force de chose jugée matérielle. Le Département souligne en effet à ce propos que, de manière générale, les fiancés ont toujours la faculté de demander à régulariser le séjour de celui qui réside en Suisse de manière illégale et de solliciter pour lui le droit d'y demeurer jusqu'au mariage, par application analogique de l'art. 17 al. 2 LEtr, de même qu'ils disposent du droit à contester les éventuelles prises de position et décisions négatives des autorités migratoires, voire également à demander une nouvelle prise de position de cette dernière autorité.
2.3 Les intimés se réfèrent à la jurisprudence rendue le 30 septembre 2011 par la Cour de droit administratif et public du tribunal cantonal. Ils soutiennent ainsi qu'en tant qu'il exclurait du mariage toutes les personnes sans séjour légal en Suisse, l'<ref-law> serait contraire à l'art. 12 CEDH et soulignent qu'une exclusion de caractère général, systématique et automatique avait en effet été jugée comme telle par la CourEDH dans la cause O'Donoghue et autres c./ Royaume-Uni. Affirmant avoir entrepris les démarches que l'on pouvait attendre d'eux pour tenter de régulariser leur situation, les recourants rappellent, en se fondant cette fois sur la jurisprudence fédérale, que les mesures destinées à lutter contre les mariages de complaisance ne sont admissibles qu'autant qu'elles sont raisonnables et proportionnées et qu'elles visent à déterminer si l'intention matrimoniale des futurs époux est réelle et sincère (arrêt 2C_349/2011 du 23 novembre 2011). Rien ne permettant en l'espèce d'en douter, il conviendrait d'admettre que le système mis en place par le législateur est contraire à l'art. 12 CEDH et que l'arrêt cantonal attaqué doit par conséquent être confirmé.
3. L'affaire O'Donoghue et consorts c./ Royaume-Uni, sur laquelle se fonde la cour cantonale, concerne le cas d'un ressortissant nigérian et de sa fiancée, double ressortissante britannique et irlandaise, empêchés de se marier au Royaume-Uni de mai 2006 à juillet 2008 en raison de la législation introduite dans ce pays en 2005 pour lutter contre les mariages de complaisance. Cette législation interdisait aux personnes soumises au contrôle de l'immigration de se marier, à moins de disposer d'une autorisation spécialement délivrée à cet effet lors de leur entrée au Royaume-Uni ou d'obtenir par la suite un "Certificate of Approval" moyennant le paiement d'un montant de 295 GBP, seuls les étrangers légalement entrés au Royaume-Uni ou titulaires d'une autorisation de séjour d'une certaine durée pouvant toutefois recevoir un tel certificat; deux modifications de loi, en 2006 et 2007, avaient assoupli le système en permettant aux étrangers d'obtenir un "Certificate of Approval" à la condition de fournir des informations supplémentaires prouvant la sincérité de leur projet de mariage.
La CourEDH a conclu à l'unanimité à la violation du droit au mariage des requérants (art. 12 CEDH) pour la période comprise entre mai 2006, date à laquelle ceux-ci avaient exprimé le souhait de se marier, et le 8 juillet 2008, date de la délivrance du "Certificate of Approval". Les juges ont en effet estimé inadmissible que les requérants, dont l'intention de se marier était sincère et ne visait pas à contourner les lois d'immigration, n'avaient pas pu obtenir le certificat litigieux en raison tout d'abord, jusqu'au 19 juin 2007, date de la seconde modification de la loi, de la situation personnelle du fiancé qui était entré illégalement au Royaume-Uni et était dépourvu de titre de séjour, puis, par la suite, faute de disposer des moyens leur permettant de s'acquitter des frais de dossier (cf. arrêt précité, § 82 ss).
Il découle de cet arrêt que le droit au mariage garanti par l'art. 12 CEDH peut également être invoqué par des étrangers résidant illégalement dans un Etat membre. Il en ressort les deux principes suivants: premièrement, une interdiction systématique d'accéder au mariage opposée à des étrangers sans titre de séjour est contraire à l'art. 12 CEDH, les droits fondamentaux garantis par la Convention, comme le droit au mariage, ne pouvant pas être limités par des mesures générales, automatiques et indifférenciées (cf. arrêt précité, § 89); secondement, des mesures destinées à lutter contre les mariages de complaisance ne sont admissibles qu'autant qu'elles sont raisonnables et proportionnées (arrêt précité, § 82 ss) et qu'elles visent à déterminer si l'intention matrimoniale des futurs époux est réelle et sincère, soit repose sur la volonté de fonder une communauté conjugale (arrêt précité § 88); à la différence du droit au respect de la vie privée et familiale (cf. art. 8 § 2 CEDH), aucune ingérence n'est prévue à l'art. 12 CEDH dans le droit au mariage (arrêt précité, § 84).
4. Dans son arrêt du 23 novembre 2011 (arrêt 2C_349/2011 destiné à la publication), la IIe Cour de droit public du Tribunal fédéral, saisie d'un recours contre une décision de refus d'entrée en matière sur une demande d'autorisation de séjour en vue de mariage, a examiné la conformité de la législation suisse avec le droit au mariage garanti par l'art. 12 CEDH et avec l'arrêt O'Donoghue et consorts de la CourEDH.
Elle a jugé que le droit au mariage garanti par l'art. 12 CEDH, comme d'ailleurs par l'art. 14 Cst., doit pouvoir être invoqué par des étrangers résidant illégalement dans un Etat membre. En effet, ce droit appartient en principe à toute personne physique majeure, quelle que soit sa nationalité - y compris les apatrides - ou sa religion. Il s'agit d'un droit de l'homme et non d'un droit du citoyen (consid. 3.5 et les références).
Elle a ensuite considéré que le système mis en place par le législateur à l'<ref-law> serait contraire à l'art. 12 CEDH si l'autorité de police des étrangers en venait à présumer de manière irréfragable qu'un étranger démuni d'un titre de séjour en Suisse ne peut avoir qu'une volonté viciée de se marier, sans égard à la durée et à la stabilité de sa relation et aux éventuels enfants nés de celle-ci et si elle était ainsi amenée à interdire, de manière générale, automatique et indifférenciée, l'exercice du droit au mariage pour toute une catégorie de personnes (consid. 3.5).
Se fondant sur la volonté du législateur telle qu'elle ressort des travaux préparatoires, la IIe Cour de droit public a jugé que l'<ref-law> a pour but d'empêcher les mariages fictifs et que, pour que cette mesure demeure raisonnable et proportionnée, il appartient à l'autorité cantonale compétente en matière de police des étrangers de prendre en compte, lorsqu'elle statue sur une demande d'autorisation de séjour en vue du mariage, les exigences liées au respect du droit au mariage et au principe de la proportionnalité. Ladite autorité doit faire preuve de discernement lorsque l'illégalité du séjour de l'un des fiancés en Suisse est de nature à empêcher la célébration du mariage et à porter atteinte à la substance du droit au mariage ou à constituer un obstacle prohibitif à ce droit. Elle est, par conséquent, tenue de délivrer un titre de séjour en vue du mariage lorsqu'il n'y a pas d'indice que l'étranger entend, par cet acte, éluder les dispositions sur l'admission et le séjour des étrangers, et qu'il apparaît clairement que l'intéressé remplirait les conditions d'une admission en Suisse après son union (cf. art. 17 al. 2 LEtr par analogie). Dans un tel cas, il serait en effet disproportionné d'exiger de l'étranger qu'il rentre dans son pays pour s'y marier ou pour y engager à distance une procédure en vue d'obtenir le droit de revenir en Suisse pour se marier. En revanche, dans le cas inverse, soit si, en raison des circonstances, notamment de la situation personnelle de l'étranger, il apparaît d'emblée que ce dernier ne pourra pas, même une fois marié, être admis à séjourner en Suisse, l'autorité de police des étrangers pourra renoncer à lui délivrer une autorisation de séjour provisoire en vue du mariage; il n'y a en effet pas de raison de lui permettre de prolonger son séjour en Suisse pour s'y marier alors qu'il ne pourra de toute façon pas, par la suite, y vivre avec sa famille (consid. 3.7).
La IIe Cour de droit public a enfin estimé que l'officier de l'état civil, saisi d'une demande d'ouverture de la procédure préparatoire en vue du mariage, ne dispose d'aucune marge de manoeuvre lorsque le fiancé étranger n'a pas établi la légalité de son séjour en Suisse, conformément à l'<ref-law>: il doit refuser d'entrer en matière sur la demande de mariage (consid. 3.7).
5. Saisie d'un recours contre une décision rendue sur demande d'ouverture de la procédure préparatoire de mariage, la IIe Cour de droit civil ne peut que se rallier aux motifs exposés dans son arrêt par la IIe Cour de droit public quant à la conformité de la législation suisse avec l'art. 12 CEDH et à la répartition des compétences respectives des autorités de police des étrangers et de l'officier de l'état civil. Même si l'autorité de police des étrangers n'a en effet pas été saisie préalablement d'une demande d'autorisation de séjour, l'<ref-law> ne permet pas à l'officier de l'état civil de statuer préjudiciellement sur la légalité du séjour. Afin de respecter le principe de la proportionnalité et d'éviter tout formalisme excessif, celui-ci devra néanmoins fixer au fiancé étranger un délai suffisant pour saisir l'autorité compétente et produire l'attestation de la légalité de son séjour en Suisse.
En l'espèce, le fiancé n'a pas sollicité, préalablement au dépôt de sa demande d'ouverture de la procédure préparatoire de mariage, une autorisation de séjour en vue de mariage auprès de l'autorité de police des étrangers. L'officier de l'état civil lui a fixé un délai de 60 jours pour attester de la légalité de son séjour en Suisse, délai auquel le fiancé n'a toutefois pas donné suite. C'est donc à raison, et en conformité avec l'art. 12 CEDH et les principes de la proportionnalité et de l'interdiction du formalisme excessif, que l'autorité de l'état civil a refusé la demande d'ouverture de la procédure préparatoire. Comme le relève le Département, la détermination ultérieure du Service de la population du 11 août 2011 ne jouit pas de l'autorité matérielle de la chose jugée et les personnes concernées qui ont un intérêt actuel au mariage ont toujours la faculté de demander à régulariser le séjour du fiancé étranger et de solliciter pour lui le droit de demeurer en Suisse jusqu'au mariage, par application analogique de l'art. 17 al. 2 LEtr.
6. En conclusion, le recours doit être admis et l'arrêt attaqué réformé en ce sens que la célébration du mariage des intimés est refusée (art. 67 al. 3 OEC). L'intimée ne réalisant qu'un salaire de moins de 3'000 fr. par mois et son fiancé n'étant pas autorisé à travailler en Suisse, il y a lieu de statuer sans frais et d'allouer à leur conseil une indemnité de 1'500 fr.

Par ces motifs, le Tribunal fédéral prononce:
1. Le recours est admis et l'arrêt attaqué est réformé en ce sens que la demande de célébration du mariage de X._ et de Y._ est refusée.
2. La requête d'assistance judiciaire des intimés est admise et Me Gabriel Moret, avocat à Z._ leur est désigné comme avocat d'office.
3. Il est statué sans frais.
4. La Caisse du Tribunal fédéral versera à Me Gabriel Moret une indemnité de 1'500 fr. à titre d'honoraires d'avocat d'office.
5. Le présent arrêt est communiqué aux parties, au Tribunal cantonal du canton de Vaud, Cour de droit administratif et public, et à l'Office de l'état civil du Nord vaudois.
Lausanne, le 17 janvier 2012
Au nom de la IIe Cour de droit civil
du Tribunal fédéral suisse
La Présidente: Hohl
La Greffière: de Poret Bortolaso