Faits:
A. Le 31 août 2012, A._, ressortissant suisse et guatémaltèque, a été arrêté dans le cadre d'une enquête pour assassinats conduite par le Ministère public du canton de Genève (ci-après: le Ministère public). Il lui est reproché d'avoir exécuté ou fait exécuter douze personnes entre novembre 2005 et septembre 2006, alors qu'il était Directeur général de la Police nationale civile du Guatemala (PNC). L'instruction genevoise porte sur deux cas. Fin 2005, alors que 19 prisonniers s'étaient évadés de la prison de haute sécurité "El Infiernito", A._ aurait, avec notamment des membres du Ministère de l'intérieur et de la PNC, ordonné l'exécution de cinq des évadés. En juin 2006, des dirigeants du Ministère de l'intérieur, de l'armée et de la police civile et pénitentiaire, dont le prénommé, auraient élaboré un plan visant à reprendre le contrôle de la prison Pavón, qui comptait environ 1'800 détenus et que son administration ne maîtrisait plus. Dans le cadre de cette opération, le 25 septembre 2006, sept détenus auraient été tués sous le commandement de la PNC et de l'Armée nationale.
Le 6 octobre 2011, les autorités du Guatemala ont répondu à la commission rogatoire décernée le 18 avril 2011 par le Ministère public et lui ont transmis un rapport de la Commission internationale contre l'impunité au Guatemala (CICIG) sur les faits précités, accompagné de différents témoignages, rapports de police, autopsies, photographies et DVD ainsi que quatre mandats d'arrêts internationaux - émis par la justice guatémaltèque le 6 août 2010 - dont un à l'encontre de A._.
B. Par ordonnance du 3 septembre 2012, le Tribunal des mesures de contrainte (ci-après: le Tmc) a ordonné la mise en détention du prévenu jusqu'au 3 décembre 2012. Le 16 novembre 2012, A._ a formé une demande de mise en liberté. Par décision du 26 novembre 2012, le Tmc a refusé la mise en liberté de A._ et autorisé la prolongation de sa détention provisoire jusqu'au 26 février 2013.
Par arrêt du 9 janvier 2013, la Chambre pénale de recours de la Cour de justice du canton de Genève (ci-après: la Cour de justice) a rejeté le recours de A._ contre l'ordonnance du 26 novembre 2012. Elle a considéré en substance que les charges étaient suffisantes et qu'il existait un risque de fuite et de collusion.
C. Agissant par la voie du recours en matière pénale, A._ demande principalement au Tribunal fédéral d'annuler l'arrêt de l'instance précédente et "d'ordonner sa remise en liberté immédiate moyennant le dépôt de tous ses passeports". Il conclut subsidiairement à sa mise en liberté moyennant toutes autres mesures de substitution jugées utiles par le Tribunal de céans. Il requiert en outre l'assistance judiciaire.
La Cour de justice se réfère aux considérants de son arrêt et n'a pas d'observations à formuler. Le Ministère public conclut au rejet du recours. Le recourant a répliqué par courrier du 1er mars 2013.

Considérant en droit:
1. Le recours en matière pénale (<ref-law>) est en principe ouvert contre une décision relative au maintien en détention provisoire au sens des <ref-law>. Dès lors que l'acte de procédure litigieux ne met pas un terme à la procédure pénale (art. 90 s. LTF), il s'agit d'une décision incidente prise séparément au sens de l'<ref-law>. La décision ordonnant la mise en détention provisoire du prévenu étant susceptible de lui causer un préjudice irréparable au sens de l'<ref-law>, elle peut faire l'objet d'un recours au Tribunal fédéral. Selon l'art. 81 al. 1 let. a et let. b ch. 1 LTF, l'accusé a qualité pour agir. Pour le surplus, le recours est formé en temps utile (<ref-law>) contre une décision rendue en dernière instance cantonale (<ref-law>) et les conclusions présentées sont recevables au regard de l'<ref-law>.
Dans ses observations auprès du Tribunal de céans, le Ministère public fait valoir un rapport d'enquête du 5 novembre 2010 - portant sur l'autopsie de certains détenus - ainsi que différents témoignages recueillis au Guatemala dont la traduction ne figurait pas au dossier tel qu'il se présentait au moment du prononcé de l'arrêt attaqué. Postérieure à l'arrêt attaqué, la traduction de ce rapport et de ces témoignages ne saurait être prise en compte à ce stade, en vertu de l'<ref-law>. Il appartiendra au juge de la détention d'en tenir compte dans ses décisions ultérieures.
2. Dans un grief d'ordre formel qu'il convient d'examiner en premier lieu, le recourant reproche à la Cour de justice d'avoir violé son droit d'être entendu (art. 29 al. 2 Cst.).
2.1 Le droit d'être entendu, tel qu'il est garanti à l'art. 29 al. 2 Cst., confère à toute personne le droit d'exiger qu'un jugement ou une décision soit motivé. Pour satisfaire à l'obligation de motiver sa décision, le juge n'a pas l'obligation d'exposer et de discuter tous les faits, moyens de preuve et griefs invoqués par les parties, mais peut se limiter à l'examen des questions qui, sans arbitraire, apparaissent décisives pour l'issue du litige. La motivation d'une décision est suffisante lorsque l'autorité mentionne, au moins brièvement, les motifs qui l'ont guidée et sur lesquels elle a fondé sa décision, de manière à ce que l'intéressé puisse se rendre compte de la portée de celle-ci et l'attaquer en connaissance de cause (<ref-ruling> consid. 3.2 p. 270; <ref-ruling> consid. 5.2 p. 236).
2.2 En l'espèce, le recourant se plaint de ce que la cour cantonale a violé son devoir de motivation en renvoyant aux pièces communiquées par la CICIG sans indiquer quels éléments pourraient fonder une charge suffisante à son encontre. Il est vrai que la cour cantonale ne s'est guère étendue sur le contenu des pièces produites par le Guatemala. Elle a toutefois indiqué que lesdites pièces étaient constituées de rapports, de photos et de témoignages étayant l'accusation. Cette argumentation est certes sommaire, mais elle est néanmoins compréhensible.
Le recourant fait aussi grief à la Cour de justice d'avoir ignoré l'enregistrement vidéo produit ainsi que trois témoignages attestant de la résistance armée des détenus. Il blâme encore l'instance précédente de ne pas avoir mentionné la présence sur place pendant l'opération de deux commandants de l'armée, du Ministre de la défense, du Président de la République du Guatemala, d'agents du Ministère public et de cameramen. Quoi qu'en dise le recourant, cela ne saurait constituer une violation du droit d'être entendu, dans la mesure où ces éléments ne sont pas déterminants pour apprécier les conditions de la détention provisoire. En effet, le recourant perd de vue que le rôle du juge de la détention se limite à examiner si les conditions de maintien en détention avant jugement, soit notamment l'existence de forts soupçons, sont remplies. Il ne lui incombe pas de prendre en compte tous les éléments de preuve et d'examiner minutieusement tous les témoignages. Il risquerait alors d'empiéter sur les compétences du juge du fond.
Or, à la lecture de l'arrêt entrepris, on comprend parfaitement sur quelles bases la Cour de justice s'est appuyée pour considérer que les indices de culpabilité étaient suffisants (cf. infra consid. 3.2). Le recourant était donc en mesure de saisir les raisons qui ont motivé le rejet du recours et de contester la décision à bon escient, ce qu'il n'a d'ailleurs pas manqué de faire. Dans la mesure où le recourant critique la pertinence de ces motifs, il soulève une question de fond qui sera examinée ci-après. Par conséquent, les exigences déduites du droit d'être entendu sont respectées et les griefs tirés d'une violation de l'art. 29 Cst. doivent être rejetés.
3. Sur le fond, le recourant ne met pas en cause la base légale de sa détention. Il conteste en revanche les faits qui lui sont reprochés et nie l'existence de charges suffisantes à son encontre.
3.1 Une mesure de détention préventive n'est compatible avec la liberté personnelle garantie aux art. 10 al. 2 Cst. et 5 CEDH que si elle repose sur une base légale (art. 31 al. 1 et art. 36 al. 1 Cst.), soit en l'espèce l'<ref-law>. Elle doit en outre correspondre à un intérêt public et respecter le principe de la proportionnalité (art. 36 al. 2 et 3 Cst.). Pour que tel soit le cas, la privation de liberté doit être justifiée par les besoins de l'instruction, par un risque de fuite ou par un danger de collusion ou de réitération (art. 221 al. 1 let. a, b et c CPP). Préalablement à ces conditions, il doit exister des charges suffisantes, soit de sérieux soupçons de culpabilité, à l'égard de l'intéressé (<ref-law>; art. 5 par. 1 let. c CEDH), c'est-à-dire des raisons plausibles de le soupçonner d'avoir commis une infraction.
Le Tribunal fédéral examine librement ces questions, sous réserve toutefois de l'appréciation des faits, revue sous l'angle restreint des art. 97 al. 1 et 105 al. 2 LTF (<ref-ruling> consid. 2.5 p. 73 s. et les références). En outre, il n'appartient pas au juge de la détention de procéder à une pesée complète des éléments à charge et à décharge et d'apprécier la crédibilité des personnes qui mettent en cause le prévenu. Il doit uniquement examiner s'il existe des indices sérieux de culpabilité justifiant une telle mesure. L'intensité des charges propres à motiver un maintien en détention préventive n'est pas la même aux divers stades de l'instruction pénale; si des soupçons, même encore peu précis, peuvent être suffisants dans les premiers temps de l'enquête, la perspective d'une condamnation doit apparaître vraisemblable après l'accomplissement des actes d'instruction envisageables (<ref-ruling> consid. 3.2 p. 126 s.).
3.2 En l'espèce, la Cour de justice a retenu que la conjonction de différents éléments constituait des charges suffisantes pour retenir que le recourant avait participé aux infractions qui lui sont reprochées, vu sa position dans la hiérarchie policière. Elle s'est d'abord fondée sur les pièces fournies par le Guatemala (réponse à la commission rogatoire du 18 avril 2011 du Ministère public spécial pour la CICIG, rapports, photos, témoignages étayant l'accusation, mandat d'arrêt international du 6 août 2010). Elle a également pris en compte la déposition de B._ - détenu à la prison Pavon lors de l'intervention du 25 septembre 2006 - qui a affirmé avoir vu A._ assassiner de sang froid le détenu E._, en lui tirant une balle dans la tête. L'instance précédente a précisé que ce témoignage souffrait certes d'imprécision voire de contradictions, mais qu'il confirmait la présence du recourant dans la prison au moment où les détenus furent tués; dans cette mesure, le recourant, chargé parmi d'autres, de l'opération entreprise, avait une responsabilité de dirigeant principal et l'avait assumée en étant sur place dès l'aube entouré de ses gardes du corps et déambulant parmi ses hommes au sein du lieu investi et répondait de ce fait de l'ensemble des actes commis.
La cour cantonale a aussi retenu le témoignage de C._, ressortissant guatémaltèque, enquêteur au Guatemala notamment sur les exécutions extrajudiciaires du 25 septembre 2006. Celui-ci a affirmé que les sept détenus décédés à la prison Pavón avaient été sortis d'une file de détenus et que les rapports de médecine légale contredisaient la version officielle selon laquelle il y avait eu un échange de coups de feu, étant précisé que le rapport d'enquête contient 60 témoignages de détenus, de famille de détenus, de membres de la PNC et de gardiens de prison. S'ajoutait à cela le témoignage de D._, actuellement détenu en Autriche, qui travaillait directement sous les ordres du recourant, et qui a affirmé que des assassinats avaient été commis, sans mettre en cause le recourant. La Cour de justice a enfin estimé que les photos produites ne permettaient pas de retenir que les détenus auraient été armés et auraient fait usage de leurs armes, légitimant ainsi une riposte des services de police présents.
3.3 Le recourant met en cause tous les éléments retenus par la cour cantonale. Il soutient d'abord que le rapport de la CICIG est dénué de la moindre offre de preuve s'agissant des accusations portées à son encontre. Il énumère minutieusement différentes imprécisions et/ou contradictions ressortant du témoignage de B._. Il relève que C._ ne se trouvait pas sur les lieux le 25 septembre 2006 et que ses déclarations seraient contredites par des "preuves liquides fournies dans la présente procédure". Il souligne que D._ ne le met pas en cause.
Il relève ensuite qu'il a collaboré activement à l'administration de la justice, en se signalant lui-même à la justice genevoise en août 2010, en se présentant immédiatement à la convocation du 19 avril 2011 devant le procureur et en portant à la connaissance des autorités de poursuite l'existence d'un mandat d'arrêt international contre sa personne. Il avance encore que l'instruction préliminaire s'est ouverte en Suisse en septembre 2010 et que l'arrestation n'est intervenue qu'à fin août 2012. Il rappelle que F._ et G._ confirment sa version des faits. Il affirme enfin que le Ministère public serait en peine de rédiger aujourd'hui un acte d'accusation malgré les années d'enquête et d'instruction.
Partant, le recourant perd de vue qu'il n'appartient pas au juge de la détention provisoire d'examiner en détail ces considérations de fait, pas plus que de faire une appréciation complète des éléments à charge et à décharge; il lui incombe uniquement de vérifier, sous l'angle de la vraisemblance, que le maintien en détention avant jugement repose sur des indices de culpabilité suffisants. Or, au stade actuel de l'enquête, le faisceau d'indices retenus par l'instance précédente permet de considérer que le recourant a participé, vu sa position de Directeur général de la Police nationale civile du Guatemala, aux infractions qui lui sont reprochées. Ce faisceau d'indices est, en l'état, suffisant pour justifier un maintien en détention du recourant.
C'est donc en vain que le recourant discute minutieusement le déroulement des faits et de l'enquête, car c'est au juge du fond qu'il appartiendra, le cas échéant, d'apprécier la valeur probante des différents témoignages et de déterminer dans quelle mesure le recourant est impliqué dans les actes qui ont fait l'objet de l'instruction.
4. Le recourant reproche également au Ministère public une absence de diligence particulière. Il se plaint à cet égard d'une violation du principe de célérité.
Concrétisant le principe de célérité, l'<ref-law> impose aux autorités pénales d'engager les procédures pénales sans délai et de les mener à terme sans retard injustifié (al. 1), la procédure devant être conduite en priorité lorsqu'un prévenu est placé en détention (al. 2). L'incarcération peut être considérée comme disproportionnée en cas de retard injustifié dans le cours de la procédure pénale (<ref-ruling> consid. 2.2.1 p. 151 s.). Il doit toutefois s'agir d'un manquement particulièrement grave, faisant au surplus apparaître que l'autorité de poursuite n'est plus en mesure de conduire la procédure à chef dans un délai raisonnable (<ref-ruling> consid. 2.2.1 p. 151 s.). Le caractère raisonnable de la durée d'une procédure pénale s'apprécie selon les circonstances particulières de la cause, eu égard en particulier à la complexité de l'affaire, au comportement du requérant et à celui des autorités compétentes, ainsi qu'à l'enjeu du litige pour l'intéressé (<ref-ruling> consid. 3.4.2 p. 281 et les arrêts cités).
En l'espèce, le recourant relève que l'envoi de commissions rogatoires en Autriche et en Espagne le 7 novembre 2012 n'a eu lieu que 13 mois après la réception du dossier de la CICIG. Il souligne aussi que la nouvelle commission rogatoire au Guatemala décernée le 8 février 2013 se fait 16 mois après avoir reçu le retour de la première commission rogatoire. Ces éléments ne permettent cependant pas à eux seuls d'établir un retard injustifié dans l'avancement de cette procédure. Contrairement à ce que soutient le recourant, l'instruction n'a pas connu de période d'inactivité susceptible de contrevenir au principe de célérité. Les autorités pénales ont régulièrement fait progresser le dossier depuis l'arrestation du recourant le 31 août 2012. Elles ont interrogé le prévenu à 7 reprises entre septembre 2012 et début janvier 2013. Elles ont entendu les témoins C._ et B._ à plusieurs reprises et ont envoyé plusieurs commissions rogatoires, depuis septembre 2012. Pour le reste, l'enquête continue d'avancer puisque le Ministère public a agendé les auditions de neuf personnes entre les 4 et 13 mars 2013 ainsi que l'audition de D._ le 27 mars 2013. Dans ces conditions, c'est à tort que le recourant prétend que le principe de célérité a été violé.
5. Le recourant conteste enfin l'existence d'un risque de fuite et de collusion. Si de tels risques devaient toutefois être retenus, il requiert la mise en oeuvre de mesures de substitution au sens de l'<ref-law>, telles que le versement d'une caution de 100'000 francs, l'assignation à résidence, le port d'un bracelet électronique et l'obligation de se rendre au poste de police de manière régulière.
5.1 Le maintien du prévenu en détention peut être justifié par l'intérêt public lié aux besoins de l'instruction en cours, par exemple lorsqu'il est à craindre que l'intéressé mette sa liberté à profit pour compromettre la recherche de la vérité en exerçant une influence sur des personnes ou en altérant des moyens de preuves (<ref-law>). L'autorité doit démontrer que les circonstances particulières de l'espèce font apparaître un danger concret et sérieux de telles manoeuvres, propres à entraver la manifestation de la vérité, en indiquant, au moins dans les grandes lignes et sous réserve des opérations à conserver secrètes, quels actes d'instruction elle doit encore effectuer et en quoi la libération du prévenu en compromettrait l'accomplissement (<ref-ruling> consid. 4.2 p. 127 s.; <ref-ruling> consid. 3.2 p. 23 et les références).
En l'espèce, le Ministère public va auditionner neuf personnes entre les 4 et 13 mars 2013. Il s'agit en particulier d'enquêteurs auprès de la CICIG, de fonctionnaires de police de la PNC et d'un ancien détenu. Le procureur procédera en outre à l'audition de D._ le 27 mars 2013 en Autriche. Le fait que celui-ci se trouve actuellement en détention en Autriche n'exclut pas que le recourant puisse faire pression sur lui. Cela peut en effet se produire par l'entremise de tierces personnes.
A ce stade de l'enquête et vu les actes d'instruction prévus à bref délai, on ne saurait écarter le risque que le recourant ne mette sa liberté à profit pour tenter d'influencer ou d'intimider les personnes qui le mettent en cause. Le simple fait que le recourant ait collaboré à l'administration de la justice ne suffit pas à rendre inexistant le risque de collusion.
5.2 L'affirmation d'un risque de collusion dispense d'examiner s'il existe aussi un danger de fuite, au sens de l'<ref-law>.
5.3 Conformément au principe de la proportionnalité (art. 36 al. 3 Cst.), il convient d'examiner les possibilités de mettre en oeuvre d'autres solutions moins dommageables que la détention (règle de la nécessité). Cette exigence est concrétisée par l'<ref-law>, qui prévoit que le tribunal compétent ordonne une ou plusieurs mesures moins sévères en lieu et place de la détention si ces mesures permettent d'atteindre le même but que la détention. Selon l'<ref-law>, font notamment partie des mesures de substitution la fourniture de sûreté (let. a), la saisie des documents d'identité (let. b), l'assignation à résidence ou l'interdiction de se rendre dans un certain lieu ou un certain immeuble (let. c), l'obligation de se présenter régulièrement à un service administratif (let. d) et l'interdiction d'entretenir des relations avec certaines personnes (let. g).
En l'espèce, les mesures de substitution proposées par le recourant, soit l'assignation à résidence et l'obligation de se présenter régulièrement au poste de police apparaissent clairement insuffisantes au regard de l'intensité du risque de collusion et des conséquences irréparables qui pourraient survenir sur la manifestation de la vérité. Quant à la caution - dont la provenance des fonds n'est au demeurant pas détaillée -, elle n'est pas susceptible de pallier le risque de collusion.
Par ailleurs, il y a lieu de relever que la surveillance électronique préconisée par le recourant ne constitue pas en soi une mesure de substitution mais uniquement un moyen de contrôler l'exécution d'une telle mesure, en particulier une assignation à résidence (cf. arrêt 1B_447/2011 du 21 septembre 2011 consid. 3.4). S'il apparaît, comme en l'espèce, que cette dernière mesure n'est pas apte à prévenir le risque de collusion, la surveillance électronique, dépourvue en soi d'effet préventif, ne saurait être mise en oeuvre.
6. Il s'ensuit que le recours doit être rejeté. Le recourant a demandé l'assistance judiciaire et les conditions en paraissent réunies (<ref-law>). Il y a lieu de désigner Me Florian Baier et Me Giorgio Campá en qualité d'avocats d'office et de fixer leurs honoraires, qui seront supportés par la caisse du Tribunal fédéral (<ref-law>). Cette désignation, fondée sur la LTF, est indépendante de la nomination d'avocat d'office pour la procédure cantonale, octroyée sur la base du CPP (cf. arrêt 1B_46/2013 du 12 mars 2013). Le recourant est en outre dispensé des frais judiciaires (<ref-law>).

Par ces motifs, le Tribunal fédéral prononce:
1. Le recours est rejeté.
2. La demande d'assistance judiciaire est admise. Me Florian Baier et Me Giorgio Campá sont désignés comme avocats d'office du recourant et leurs honoraires, supportés par la caisse du Tribunal fédéral, sont fixés à 1'500 francs.
3. Il n'est pas perçu de frais judiciaires.
4. Le présent arrêt est communiqué aux mandataires du recourant, au Ministère public et à la Chambre pénale de recours de la Cour de justice du canton de Genève.
Lausanne, le 12 mars 2013
Au nom de la Ire Cour de droit public
du Tribunal fédéral suisse
Le Juge présidant: Aemisegger
La Greffière: Tornay Schaller