Faits:
A. F._, né en 1968, sans formation, a travaillé en dernier lieu en qualité de man?uvre maçon. En arrêt de travail pour cause de maladie depuis juin 2006, il s'est annoncé le 26 avril 2007 auprès de l'Office de l'assurance-invalidité du canton de Genève (ci-après: l'office AI) en raison de douleurs dorsales et cervicales. L'office AI a fait verser à la cause le dossier de l'assureur perte de gain en cas de maladie (comportant notamment un rapport du docteur P._, spécialiste FMH en médecine interne et en rhumatologie, du 6 février 2007 ainsi qu'un avis de la doctoresse N._, généraliste, médecin traitant, du 29 novembre 2006). Après avoir recueilli des renseignements complémentaires auprès de cette dernière (rapport du 31 mai 2007) et du docteur C._, spécialiste FMH en psychiatrie et psychothérapie, médecin traitant (rapport du 1er octobre 2007), l'administration a fait savoir à l'assuré qu'elle entendait lui dénier le droit à des prestations (projet de décision du 13 mars 2008).
Faisant part à l'office AI de ses objections, F._ lui a transmis un rapport de la doctoresse A._, du département de médecine interne de l'Hôpital X._ (rapport du 21 novembre 2007). L'administration a chargé le Centre Y._ de réaliser une expertise pluridisciplinaire. Après des examens cliniques rhumatologique et psychiatrique, les docteurs K._, spécialiste FMH en médecine interne, T._, spécialiste FMH en médecine physique et réhabilitation et en médecine du sport, et L._, spécialiste FMH en psychiatrie et psychothérapie, ont retenu les diagnostics - avec répercussion sur la capacité de travail - de lombalgies chroniques sur troubles dégénératifs modérés et de cervicalgies chroniques sur discrète instabilité C4 et ceux - sans répercussion sur la capacité de travail - de trouble somatoforme indifférencié et de trouble mixte anxieux et dépressif notamment. Une activité sédentaire légère, permettant l'alternance des positions assis-debout et évitant les positions en porte-à-faux, pouvait être exercée à plein temps, avec une diminution de rendement de 20% compte tenu de contractures musculaires cervicales (rapport d'expertise interdisciplinaire du 22 octobre 2008).
L'office AI a alloué à l'assuré une mesure d'orientation professionnelle qui s'est déroulée du 31 août au 27 novembre 2009, au sein de Z._ puis auprès de la société V._ SA. D'après le rapport établi le 7 décembre 2009, F._ possédait les capacités et les compétences pour réintégrer, à plein temps et avec un rendement proche de la norme, le circuit économique ordinaire en qualité d'ouvrier dans le secteur du conditionnement léger. Au terme d'une prolongation de la mesure, Z._ a rédigé un second rapport dont il ressort que l'assuré a totalisé, pour la période comprise entre le 16 décembre 2009 et le 28 février 2010, trente-sept jours d'absence en raison de blocages de la colonne cervicale (rapport du 4 mars 2010).
L'administration a interpellé le docteur C._ (rapport du 10 mai 2010) ainsi que la doctoresse N._. Celle-ci a retenu notamment des cervico-dorso-lombalgies chroniques sur troubles statiques et dégénératifs de la colonne lombaire (sur protusions discales C6-C7, L5-L5, sur hernie discale L5-S1, sur probable instabilité cervicale-glissement antérieur de C4 et sur canal lombaire étroit avec probable conflit radiculaire) et conclu à une incapacité de travail totale (rapport du 13 juillet 2010); elle a en outre joint un rapport (du 12 septembre 2008) des doctoresses E._ et B._, spécialistes FMH en pharmacologie et toxicologie cliniques et en médecine interne auprès du centre multidisciplinaire d'étude et de traitement de la douleur de l'Hôpital X._.
L'assuré a transmis à l'office AI un rapport du docteur C._. Ce psychiatre évoquait un état dépressif d'intensité légère à moyenne et estimait que l'assuré disposait d'une capacité de travail de 50% (rapport du 13 juillet 2011). F._ a en outre invité l'administration à solliciter l'avis du docteur M._, spécialiste FMH en chirurgie orthopédique et traumatologie de l'appareil locomoteur, précisant que ce médecin devrait l'opérer prochainement en raison de fortes douleurs à l'épaule gauche (courrier du 18 novembre 2011). Celle-ci lui a répondu qu'elle le considérait apte à travailler à temps complet dans une activité lucrative adaptée; s'il estimait que tel n'était pas le cas, il lui appartenait d'apporter des éléments susceptibles de le démontrer (courrier du 22 novembre 2011). Par décision du 17 janvier 2012, l'office AI a rejeté la demande de prestations.
B. Saisie d'un recours de l'assuré, la Cour de justice de la République et canton de Genève, Chambre des assurances sociales, l'a rejeté par jugement du 5 juin 2012.
C. F._ 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 20 avril 2007, éventuellement au renvoi de la cause à la Cour de justice pour instruction complémentaire sous forme d'expertise bidisciplinaire et nouveau jugement.
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. Le litige porte sur le droit du recourant à une rente de l'assurance-invalidité, plus particulièrement sur sa capacité de travail. Les premiers juges ont exposé correctement les règles applicables à la solution du litige si bien qu'il suffit de renvoyer au jugement attaqué.
3. 3.1 Se fondant sur l'avis des médecins du Centre Y._, l'instance cantonale a considéré que le recourant présentait une pleine capacité de travail dans une activité adaptée, avec une diminution de rendement de 20%. Le rapport de ces spécialistes répondait aux réquisits jurisprudentiels en matière de valeur probante et leurs conclusions, que confirmaient les docteurs P._, A._ et E._/B._ ainsi que les responsables de Z._, n'étaient pas remises en question par l'opinion - peu motivée - de la doctoresse N._. Aucun élément figurant au dossier ne permettait au demeurant d'admettre une péjoration de l'état de santé de l'intéressé propre à rendre caduques les conclusions des docteurs K._, T._ et L._. Le docteur C._ ne s'était en effet pas montré affirmatif s'agissant du diagnostic d'état dépressif d'intensité légère à moyenne mentionné dans son rapport du 13 juillet 2011 et l'incapacité de travail retenue par ce psychiatre était motivée par l'existence de troubles somatiques; quant à l'apparition de douleurs à l'épaule droite (recte: gauche) alléguée par le recourant, elle n'était attestée par aucun rapport médical, bien que l'intimé ait enjoint celui-ci à lui transmettre un tel document. Il résultait de la comparaison des revenus déterminants un degré d'invalidité de 37%, insuffisant pour ouvrir au recourant le droit à une rente de l'assurance-invalidité.
3.2 Le recourant reproche à la juridiction cantonale d'avoir procédé à une constatation manifestement inexacte voire arbitraire des faits pertinents, consécutive à une mauvaise appréciation des preuves, et d'avoir violé le droit fédéral. Il soutient en substance que ni l'avis exprimé en 2008 par les médecins du Centre Y._ - qui aurait perdu toute pertinence en raison d'une dégradation ultérieure de son état de santé -, ni la mesure d'orientation professionnelle dont il avait bénéficié ne permettait aux premiers juges de déterminer valablement sa capacité de travail; dans ces conditions, la juridiction cantonale aurait violé son droit d'être entendu en refusant de mettre en ?uvre l'expertise pluridisciplinaire qu'il avait sollicitée.
4. 4.1 Dans la mesure où il porte sur le résultat de l'appréciation anticipée des preuves à laquelle a procédé la juridiction cantonale, le grief de violation du droit d'être entendu se confond ici avec celui de constatation manifestement inexacte ou arbitraire des faits pertinents. Il se justifie donc de l'examiner avec le fond du litige.
4.2 Avec son argumentation, le recourant n'établit pas le caractère insoutenable de l'appréciation des preuves à laquelle auraient procédé les premiers juges. En se limitant à rappeler le contenu du rapport établi le 13 juillet 2011 par le docteur C._, il ne discute en effet pas les motifs retenus par l'instance cantonale pour nier sur la base de ce document une péjoration de son état de santé psychique. Il n'expose en outre pas qu'il aurait été empêché de produire, ainsi que le lui avait demandé l'intimé, des pièces médicales à l'appui de son allégation d'atteinte à l'épaule gauche. Etant donné qu'une telle démarche pouvait raisonnablement être exigée de lui dans le cadre du devoir de l'assuré de collaborer à l'instruction, on ne saurait reprocher aux premiers juges de ne pas avoir tenu compte de cette prétendue aggravation de son état de santé physique (cf. <ref-ruling> consid. 2 p. 195 et les références; <ref-ruling> consid. 3.2 p. 183). C'est le lieu de préciser que les résultats d'une IRM effectuée le 4 juin 2012 - soit postérieurement à la décision litigieuse -, auxquels se réfère le recourant en procédure fédérale, ne lui sont d'aucun secours (cf. <ref-ruling> consid. 4.3 p. 27, 130 V 445 consid. 1.2. p. 446; <ref-ruling> consid. 1.2 p. 4 et les arrêts cités).
Il s'ensuit que l'instance cantonale, en déterminant la capacité de travail du recourant sur la base des conclusions des docteurs K._, T._ et L._, n'a ni procédé à une constatation manifestement inexacte des faits, ni violé le droit fédéral.
5. 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 26 novembre 2012
Au nom de la IIe Cour de droit social
du Tribunal fédéral suisse
Le Président: Meyer
Le Greffier: Bouverat