Sachverhalt: A. X._ wird vorgeworfen, am 15. April 2010 gegen 21.30 Uhr in Schinznach-Bad auf der Aarestrasse Richtung Kreisel Aarestrasse/Bruggerstrasse und auf der Ausserortsstrecke zwischen dem Kreisel und Villnachern statt der erlaubten 80 km/h mit stark überhöhter Geschwindigkeit gefahren zu sein. Eine von ihm überholte zivile Polizeipatrouille stellte mittels Nachfahrmessung eine Durchschnittsgeschwindigkeit von 130 km/h fest. Nach Abzug der Messfehlertoleranz resultierte eine Geschwindigkeitsüberschreitung von 39 km/h. B. Das Bezirksgericht Brugg verurteilte X._ am 11. August 2011 wegen grober Verletzung von Verkehrsregeln durch Missachtung der allgemeinen Höchstgeschwindigkeit ausserorts zu einer bedingten Geldstrafe von 45 Tagessätzen zu Fr. 360.-- und einer Busse von Fr. 3'000.--. Die Ersatzfreiheitsstrafe bei nicht bezahlter Busse setzte es auf 30 Tage fest. Das Obergericht des Kantons Aargau wies die Berufung von X._ am 4. September 2012 in Bezug auf den Schuldpunkt und die Sanktion ab, reduzierte aber die Ersatzfreiheitsstrafe auf neun Tage. C. X._ erhebt Beschwerde in Strafsachen. Er beantragt, das angefochtene Urteil sei aufzuheben, und er sei wegen einfacher Verletzung von Verkehrsregeln zu einer Busse von Fr. 600.-- zu bestrafen. Er verlangt zudem eine andere Kostenverlegung und die Zusprechung einer Prozessentschädigung für das Verfahren vor den kantonalen Instanzen. Im Eventualstandpunkt beantragt er die Rückweisung an die Vorinstanz. 