Faits:
A. Né en 1988 et originaire de Tunisie, X._ a déposé une demande d'asile en Suisse le 14 juin 2011.
Le 8 août 2011, l'Office fédéral des migrations (ci-après: l'Office fédéral) a informé X._ de la fin de la procédure de Dublin le concernant et du fait que sa demande d'asile serait examinée en Suisse. Le 30 novembre 2011, l'Office fédéral a confirmé que le permis de séjour de l'intéressé pour l'Italie avait expiré le 7 octobre 2011, de sorte qu'il n'était plus valable.
Par décision du 22 mars 2012, l'Office fédéral a refusé d'entrer en matière sur la demande d'asile et a imparti à X._ un délai de départ au 4 avril 2012. Cette décision n'a pas été contestée.
Le 29 juin 2012, le Service cantonal vaudois de la population (ci-après: le Service cantonal) a averti X._ qu'il s'exposait à des mesures de contrainte s'il ne quittait pas la Suisse. L'entretien de départ s'est déroulé en français.
Le 1er octobre 2012, l'Office fédéral a informé le Service cantonal qu'il était désormais en possession du passeport original de X._ et lui a demandé d'organiser le vol de retour.
Le 31 octobre 2012, X._ s'est opposé à la signature d'une déclaration de retour volontaire, précisant qu'il refusait catégoriquement de partir en Tunisie.
B. Le 7 novembre 2012, X._ a été interpellé, puis déféré devant la Juge de paix du district de Lausanne qui, après l'avoir entendu, a ordonné le jour-même sa détention administrative pour une durée de six mois à partir du 7 novembre 2012, au motif que l'intéressé faisait l'objet d'une décision de non-entrée en matière définitive et exécutoire et que des indices concrets démontraient qu'il voulait se soustraire à son refoulement.
Un vol de retour à destination de Tunis a été fixé au 27 novembre 2012, mais X._ a refusé d'embarquer. Le Service cantonal a demandé le jour-même à l'Office fédéral l'organisation d'un vol spécial.
Statuant sur recours de X._, la Chambre des recours civile du Tribunal cantonal vaudois (ci-après: le Tribunal cantonal), par arrêt du 10 décembre 2012, a rejeté celui-ci et confirmé l'ordonnance du 7 novembre 2012.
C. A l'encontre de l'arrêt du 10 décembre 2012, X._ forme un recours en matière de droit public auprès du Tribunal fédéral. Il conclut principalement à ce que les constatations de fait soient rectifiées et complétées s'agissant notamment de la constatation selon laquelle il maîtrise la langue française et refuse de collaborer, à ce que la mesure de contrainte prononcée à son encontre soit levée et qu'un délai lui soit accordé pour produire son permis de séjour italien en cours de renouvellement auprès de la Questura di Roma. Subsidiairement, il demande le renvoi de l'affaire à l'autorité cantonale pour nouvelle décision dans le sens des considérants. Il sollicite au surplus l'octroi de l'assistance judiciaire.
Par ordonnance présidentielle du 27 décembre 2012, la demande d'effet suspensif du recourant, considérée comme une requête visant à bloquer l'exécution du renvoi, a été rejetée par le Tribunal fédéral.
Le Tribunal cantonal n'a pas présenté d'observations, se référant aux considérants de son arrêt. L'Office fédéral n'a pas non plus présenté d'observations, à l'instar de la Juge de paix et du Service cantonal.

Considérant en droit:
1. 1.1 En matière de mesures de contrainte, la décision rendue en dernière instance cantonale par le Tribunal cantonal du canton de Vaud peut faire l'objet d'un recours en matière de droit public au Tribunal fédéral (art. 82 ss et 90 LTF). Le recours a été interjeté en temps utile (cf. <ref-law>) par le détenu qui a qualité pour agir (cf. <ref-law>), de sorte qu'il convient d'entrer en matière, sous réserve de la recevabilité d'une partie des conclusions et des griefs.
1.2 La conclusion du recourant qui porte sur la rectification et le complètement des faits est irrecevable. Elle ne relève en effet pas du dispositif, mais constitue une critique relative à la motivation de l'arrêt attaqué et sera envisagée en tant que telle (cf. consid. 2).
1.3 Le recourant conclut par ailleurs à l'octroi d'un délai pour lui permettre de se procurer un permis de séjour italien, actuellement en cours de renouvellement et demande d'autres mesures tendant à ce que des documents qui auraient été saisis en relation avec son titre de séjour en Italie, soient produits.
Des mesures d'instruction ne sont ordonnées qu'à titre exceptionnel devant le Tribunal fédéral, dès lors que celui-ci ne revoit en principe pas les faits (cf. infra consid. 2). En tous les cas, il faut que les mesures requises apparaissent pertinentes, ce qu'il appartient au recourant de démontrer (<ref-law>). Non seulement le recourant n'explique pas les motifs de sa requête, mais celle-ci porte sur des éléments non déterminants (cf. infra consid. 4.3). Les requêtes d'instruction formées par le recourant, à supposer qu'elles soient recevables, se révèlent donc infondées.
2. Le recours critique les faits ressortant de l'arrêt attaqué.
2.1 Ce faisant, le recourant, pourtant dûment représenté par un avocat, semble méconnaître que le Tribunal fédéral statue en principe sur la base des faits établis par l'autorité précédente (<ref-law>), sous réserve des cas prévus par l'<ref-law>. Il ne peut s'en écarter que si les constatations de ladite autorité ont été établies de façon manifestement inexacte - notion qui correspond à celle d'arbitraire au sens de l'art. 9 Cst. (<ref-ruling> consid. 4.1.2 p. 62) - ou en violation du droit au sens de l'<ref-law> (<ref-law>), et pour autant que la correction du vice soit susceptible d'influer sur le sort de la cause (<ref-law>). S'il entend s'écarter des constatations de fait de l'autorité précédente, le recourant doit expliquer de manière circonstanciée en quoi les conditions d'une exception prévue par l'<ref-law> sont réalisées. Les critiques de nature purement appellatoire sont irrecevables (<ref-ruling> consid. 3 p. 104 s.; <ref-ruling> consid. 5.2.2 p. 322). Par ailleurs, en vertu de l'<ref-law>, aucun fait nouveau ni preuve nouvelle ne peut être présenté à moins de résulter de la décision de l'autorité précédente.
2.2 Les faits invoqués par le recourant en relation avec une plainte pénale déposée postérieurement à l'arrêt attaqué à Genève à l'encontre des policiers qui l'auraient violenté au moment de son refus de monter dans le vol du 27 novembre 2012 à destination de Tunis sont nouveaux et partant irrecevables en vertu de l'<ref-law>. Contrairement à ce qu'affirme le recourant, ils ne résultent nullement de l'arrêt attaqué du 10 décembre 2012.
2.3 Hormis ce fait nouveau irrecevable, le recourant s'en prend à trois éléments de fait ressortant de l'arrêt entrepris, à savoir sa maîtrise du français, son refus de collaborer et son absence d'autorisation de séjour pour l'Italie.
Le recourant formule ses critiques de manière purement appellatoire, de sorte que l'on peut d'emblée douter de leur recevabilité (cf. supra consid. 2.1). Au demeurant, celles-ci sont à l'évidence mal fondées.
Le recourant étaye sa non-maîtrise du français par le seul fait que le procès-verbal de ses réponses devant la Juge de paix est sommaire. Comme l'a retenu le Tribunal cantonal, cet élément n'est pas de nature à démontrer que l'intéressé ne comprendrait pas cette langue, dès lors que non seulement la Juge de paix n'a rien remarqué, mais qu'il ressort d'un procès-verbal tenu par un collaborateur de l'Etablissement vaudois d'accueil des migrants du 30 mai 2012 que le recourant parle le français.
Il confine à la témérité de la part du recourant de contester l'absence de collaboration qui est mise en évidence dans l'arrêt entrepris. En effet, n'ayant pas quitté la Suisse dans le délai qui lui avait été imparti au 4 avril 2012, il a été averti le 29 juin 2012 qu'il s'exposait à des mesures de contrainte s'il ne partait pas, ce qui n'a eu aucun effet. Le 31 octobre 2012, il a refusé de signer une déclaration de retour volontaire et, le 27 novembre 2012, il s'est fermement opposé à embarquer sur le vol à destination de Tunis.
Reste l'existence d'un permis de séjour italien dont se prévaut le recourant devant le Tribunal fédéral, comme il l'avait déjà fait devant le Tribunal cantonal. Or, sur ce point, les juges cantonaux ont indiqué que l'Office fédéral avait confirmé à l'intéressé, par courrier du 30 novembre 2011, que son permis de séjour pour l'Italie n'était plus valable, car il avait expiré le 7 octobre 2011. Le recourant ne conteste pas que son permis de séjour ait bien expiré à la date indiquée, mais il soutient que celui-ci serait en cours de renouvellement. Partant, on ne voit pas qu'il était manifestement inexact ou arbitraire de la part du Tribunal cantonal de retenir qu'au moment où il a statué, le recourant ne disposait pas d'un permis de séjour valable pour l'Italie.
C'est donc sur la base des faits ressortant de l'arrêt attaqué qu'il convient de vérifier le bien-fondé de la détention administrative du recourant.
3. D'après l'art. 76 al. 1 let. b ch. 3 et 4 LEtr, lorsqu'une décision de renvoi a été notifiée, l'autorité compétente peut, afin d'en assurer l'exécution, mettre en détention la personne concernée si des éléments concrets font craindre que celle-ci entende se soustraire au renvoi, en particulier parce qu'elle ne se soumet pas à son obligation de collaborer, ou si son comportement permet de conclure qu'elle se refuse à obtempérer aux instructions des autorités. L'attitude du recourant en cours de procédure et en particulier son opposition à monter dans le vol prévu le 27 novembre 2012 (cf. <ref-ruling> consid. 3.2 p. 59; arrêt 2C_478/2012 du 14 juin 2012 consid. 2.2), atteste la réalisation de ce motif de détention.
Le déroulement de la procédure décrite dans l'arrêt attaqué démontre que les exigences procédurales, en particulier le contrôle par l'autorité judiciaire (cf. art. 80 al. 1 à 4 LEtr) ont été respectées et que la durée de la détention de six mois prononcée reste dans le cadre fixé par la loi (art. 79 al. 1 LEtr), ce qui n'est pas contesté. Enfin, on ne voit pas que l'on se trouve dans une situation justifiant de lever la détention au sens de l'art. 80 al. 6 LEtr ni que les autorités n'agissent pas avec diligence (cf. art. 76 al. 4 LEtr). D'ailleurs, le jour même du refus du recourant d'embarquer dans le vol pour Tunis, les autorités cantonales ont sollicité de l'Office fédéral l'organisation d'un vol spécial.
Partant, on ne discerne aucune violation du droit fédéral.
4. Les critiques soulevées par le recourant ne sont pas propres à remettre en cause cette appréciation.
4.1 Les griefs reposant sur un état de fait différent de celui liant le Tribunal fédéral (cf. supra consid. 2) sont d'emblée infondés. Tel est le cas lorsque le recourant conteste le motif de détention de l'art. 76 al. 1 let. b ch. 3 LEtr, en invoquant sa collaboration. Il en va de même de l'art. 31 al. 2 Cst., puisqu'il a été constaté que le recourant a été informé des raisons de sa détention en français, langue qu'il comprend.
4.2 Le recourant se plaint d'une violation du Règlement Dublin II et de l'art. 22a de la loi fédérale sur le séjour et l'établissement des étrangers du 26 mars 1931 (LSEE).
En vertu de l'art. 1 al. 1 de l'Accord entre la Confédération suisse et la Communauté européenne relatif aux critères et aux mécanismes permettant de déterminer l'Etat responsable de l'examen d'une demande d'asile introduite dans un Etat membre ou en Suisse (traité du 26 octobre 2004, entré en vigueur le 1er mars 2008; RS 0.142.392.68), le Règlement de Dublin est appliqué dans les relations entre la Suisse et les Etats membres de l'Union européenne. Ce règlement (Règlement CE 243/2003 du Conseil du 18 février 2003) a pour but, comme son titre l'indique, d'établir les critères et mécanismes de détermination de l'Etat membre responsable de l'examen d'une demande d'asile présentée dans l'un des Etats membres par un ressortissant d'un pays tiers. Il vise donc en premier lieu à régler la compétence en matière d'asile en désignant l'Etat responsable.
En l'espèce, l'Office fédéral, avant de se prononcer sur la demande d'asile du recourant, a informé celui-ci, le 8 août 2011 déjà, de la fin de la procédure de Dublin le concernant et du fait que sa demande d'asile serait examinée en Suisse, l'Italie n'étant pas jugée comme compétente. Dans sa décision du 22 mars 2012, l'Office fédéral n'est pas entré en matière sur la demande d'asile au motif que le recourant n'était venu en Suisse que pour des raisons économiques. Il n'a alors pas appliqué la procédure de Dublin et a prononcé le renvoi du recourant vers la Tunisie et non vers l'Italie. Cette décision est entrée en force. Partant, dans le cadre de la détention en vue du renvoi, le recourant ne peut remettre en cause le refus de l'Office fédéral d'appliquer la procédure de Dublin lorsqu'il a traité sa demande d'asile.
Quant à la LSEE également invoquée, elle a été abrogée et remplacée au 1er janvier 2008 par la LEtr. On peut s'étonner qu'un avocat se prévale dans un recours devant le Tribunal fédéral d'un texte qui n'est plus en vigueur depuis plusieurs années.
4.3 Enfin, lorsque le recourant soutient qu'il pourrait tirer un droit à séjourner en Suisse ou en Italie de l'Accord du 21 juin 1999 entre la Confédération suisse, d'une part, et la Communauté européenne et ses Etats membres, d'autre part, sur la libre circulation des personnes (RS 0.142.112.681), il perd de vue que cet accord n'est pas applicable aux ressortissants tunisiens et qu'en plus, il ne dispose pas d'un titre lui donnant un droit de séjourner en Italie. Au surplus, la motivation présentée ne permet pas de comprendre le lien que cherche à tirer le recourant entre la demande de renouvellement de son permis de séjour formée en Italie, l'ALCP et sa détention administrative.
5. Dans ces circonstances, le recours ne peut qu'être rejeté, dans la mesure de sa recevabilité. La demande d'assistance judiciaire doit également être rejetée, dès lors que le recours paraissait d'emblée dépourvu de chances de succès (<ref-law>). Succombant, le recourant devrait en principe supporter les frais judiciaires (art. 66 al. 1, 1re phr. LTF); compte tenu des circonstances, il se justifie cependant de statuer sans frais (art. 66 al. 1, 2e phr. 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. Il n'est pas perçu de frais judiciaires.
4. Le présent arrêt est communiqué au mandataire du recourant, au Service de la population du canton de Vaud, au Juge de paix du district de Lausanne, au Tribunal cantonal du canton de Vaud, Chambre des recours civile, et à l'Office fédéral des migrations.
Lausanne, le 16 janvier 2013
Au nom de la IIe Cour de droit public
du Tribunal fédéral suisse
Le Président: Zünd
Le Greffier: Chatton