Faits: A. A._, ressortissant albanais domicilié en Albanie, a été arrêté le 15 octobre 2011 dans le cadre d'une instruction pénale conduite par le Ministère public de l'arrondissement de Lausanne (ci-après: le Ministère public) et portant sur un trafic de stupéfiants. Relaxé le 16 octobre 2011, A._ a été appréhendé en Italie et remis aux autorités suisses le 26 avril 2012 à la suite de nouveaux développements de l'enquête. Il a été entendu par le Ministère public le 27 avril 2012 et sa détention provisoire a été ordonnée le 29 avril 2012 par le Tribunal des mesures de contrainte du canton du Vaud (ci-après: le Tmc). En substance, il lui est reproché d'avoir participé à un trafic international d'héroïne portant sur plusieurs kilos. B. A la demande du Ministère public du 11 juillet 2012, le Tmc a ordonné la prolongation de la détention pour une durée de trois mois, le 17 juillet 2012, en raison des risques de fuite et de collusion. Le 3 août 2012, la Chambre des recours pénale du Tribunal cantonal vaudois (ci-après: le Tribunal cantonal) a rejeté le recours de l'intéressé contre l'ordonnance précitée. C. Agissant par la voie du recours en matière pénale, A._ demande principalement au Tribunal fédéral de réformer la décision cantonale et d'ordonner sa libération immédiate, subsidiairement de prononcer sa libération immédiate assortie de mesures de substitution au sens des art. 237 ss CPP. Il conclut également à l'élimination de certains moyens de preuve, ainsi qu'à la constatation de la violation des art. 31 Cst., 5 CEDH, 308, 309 al. 3 et 311 CPP et à celle du principe de la célérité. Le Tribunal cantonal renonce à se déterminer et se réfère aux considérants de sa décision. Le Ministère public conclut au rejet du recours. Par courrier du 18 septembre 2012, A._ requiert l'assistance judiciaire. 