Faits: A. Par jugement du 20 novembre 2012, la Cour d'appel pénale du Tribunal cantonal vaudois a rejeté l'appel formé par A.X._ contre le jugement rendu le 20 juin 2012 par le Tribunal criminel de l'arrondissement de Lausanne et a partiellement admis celui du Ministère public. Elle a porté à quinze ans la peine privative de liberté de douze ans fixée par le Tribunal criminel pour infraction grave à la loi fédérale sur les stupéfiants commise par A.X._, sous suite de frais. B. Cette condamnation repose sur les principaux éléments de fait suivants. B.a A.X._, né en 1973, était domicilié à Lagos au Nigéria, mais il voyageait fréquemment pour son commerce de pièces détachées de mécanique automobile le et de boissons énergisantes. Il a été interpellé le 30 novembre 2009 en Hollande. B.b A.X._ était associé avec des nigérians dénommés B._ et C._, non identifiés à ce jour. Il était à la tête d'un réseau international de trafic de cocaïne entre l'Afrique de l'Ouest et certains pays européens. Il achetait de la drogue en Guinée, notamment, qu'il coupait une première fois, avant de recruter des mules pour la transporter. De mai à décembre 2009, A.X._ a organisé, à dix reprises, l'acheminement en Suisse d'une quantité comprise entre treize et quatorze kilos de cocaïne à destination de D._, qui se trouvait à la tête du réseau en Suisse et cédait ensuite cette drogue à des revendeurs, principalement à Lausanne. Lors de ces livraisons, A.X._ a eu des entretiens téléphoniques avec les personnes qui effectuaient le transport, leur donnant des instructions afin de s'assurer que l'opération se déroulat correctement, avec D._ ou avec ses associés B._ et C._. L'argent de la drogue était ensuite rapatrié au Nigéria, notamment par des mules. Après l'arrestation de D._ le 4 octobre 2009, A.X._ a poursuivi ses livraisons de drogue aux successeurs de ce dernier. La drogue qui a pu être saisie présentait à chaque fois un taux de pureté moyen de plus de 50 pour-cent. B.c A.X._ acheminait également de la drogue en Suisse au moyen d'une filière mise en place au Pays-Bas par E._, qui disposait de son propre réseau de mules approvisionnant D._. A treize reprises du 7 janvier 2009 au 2 août 2009, E._ a fait acheminer depuis les Pays-Bas en Suisse, pour le compte de A.X._, environ 22 kilos kilos de cocaïne par le biais de quatre mules, à savoir F._, G._, H._ et I._. Le 26 mai 2009, G._ a notamment été contrôlée dans un train à destination de Lausanne dans lequel les douaniers avaient trouvé 3,166 kilos de cocaïne cachés dans des briques d'eau minérale. Elle a été relâchée, son implication n'ayant pas pu être établie sur le moment, mais a été condamnée par la suite pour trafic de drogue à une peine de cinq ans de privation de liberté. F._ a été arrêtée le 7 juin 2009 à la gare de Lausanne alors qu'elle transportait 3,108 kilos de cocaïne, également conditionnés dans des briques d'eau minérale, dont le taux de pureté moyen était de 40,2%. Elle a également été condamnée à une peine privative de liberté de cinq ans pour les différents transports de drogue qu'elle a effectués depuis la Hollande. H._ et I._ ont pour leur part été arrêtés le 2 août 2009 dans un hôtel de Lausanne en possession de 2,037 kilos de cocaïne. Cette drogue, qui devait être livrée à D._ et à un tiers, présentait un taux de pureté moyen de 33,2%. Le 1er août 2009, E._ a contacté par téléphone A.X._ pour l'informer de l'arrivée de deux mules à Lausanne et D._ lui a appris leur arrestation. C. A.X._ forme un recours en matière pénale au Tribunal fédéral. Il conteste avoir participé aux livraisons de drogue effectuées depuis les Pays-Bas ainsi que la quotité de la peine privative de liberté à laquelle il a été condamné. Il conclut à ce que la durée de celle-ci soit fixée à huit ans et, subsidiairement, au renvoi de la cause à l'autorité cantonale. Il sollicite en outre l'octroi de l'assistance judiciaire. 