Faits: A. A.X._, ressortissant marocain, né en 1984, a été arrêté à Genève au mois de janvier 2005, alors qu'il venait d'Annemasse et était dépourvu de papier d'identité. Jusqu'à son mariage avec une ressortissante suisse, B._, le 2 juin 2008, il s'est légitimé sous le nom de Y._, ressortissant algérien, né en 1987. Avant son mariage, il a été condamné à onze reprises, principalement pour infractions à la loi fédérale sur le séjour et l'établissement des étrangers (aLSEE) et à la loi fédérale sur les stupéfiants (LStup), à des peines totalisant 344 jours d'emprisonnement. Il a également fait l'objet de deux décisions d'interdiction d'entrée en Suisse de la part de l'Office fédéral des migrations: le 10 février 2005, pour une durée de trois ans et le 22 mai 2007, pour la période du 10 février 2008 au 21 mai 2017. Le 30 juin 2008, A.X._ et son épouse B._ ont présenté une demande d'autorisation de séjour pour regroupement familial. A.X._ a encore été condamné, le 28 août 2008, à une peine privative de liberté de 60 jours pour infractions à la LStup et, le 17 septembre 2009, à une peine pécuniaire de 90 jours-amende à 30 fr. pour violence ou menace contre les autorités et les fonctionnaires. B. Le 27 juillet 2009, l'Office fédéral des migrations a indiqué à A.X._ qu'il entendait refuser de lever l'interdiction d'entrée en Suisse prononcée à l'encontre de ce dernier et lui a donné l'occasion de se déterminer. L'intéressé n'a toutefois émis aucune observation à cet égard. Par décision du 21 décembre 2009, l'Office fédéral des migrations a refusé d'approuver l'octroi d'une autorisation de séjour à A.X._. Il a également prononcé son renvoi de Suisse et a refusé de procéder au réexamen de la décision d'interdiction d'entrée du 22 mai 2007. Le 1er février 2010, A.X._ et B.X._ ont recouru contre cette décision auprès du Tribunal administratif fédéral. Par ordonnance du 1er juillet 2011, le Ministère public genevois a reconnu A.X._ coupable de vol d'usage d'un véhicule et de circulation sans permis de conduire et l'a condamné à un travail d'intérêt général de 60 heures, ainsi qu'à une amende de 100 fr. Le 24 mai 2012, les époux X._ ont été arrêtés par la police genevoise. A leur domicile, la police a notamment découvert 29,7 gr d'héroïne, 2,9 gr de marijuana, 0,6 gr de haschich, des cartouches de munitions et une centaine de sachets de minigrip vides. Le procès-verbal d'audition de A.X._ du 24 mai 2012 et le rapport de police du 25 mai 2012, établis à cette occasion, ont été transmis au Tribunal administratif fédéral le 8 juin 2012. Dans le délai au 15 juin 2012 qui lui avait été imparti pour se déterminer sur les observations complémentaires de l'Office fédéral des migrations, le mandataire de A.X._ a déposé un bon pour une consultation médicale de son client aux HUG. C. Par arrêt du 28 septembre 2012, le Tribunal administratif fédéral a rejeté le recours. Laissant ouverte la question de la qualité pour agir de l'épouse, il a retenu en bref que si le recourant n'avait été frappé d'aucune peine de longue durée, il avait néanmoins été condamné à quinze reprises par les autorités judiciaires genevoises et avait fait usage d'une fausse identité pendant plusieurs années. La répétition et la constance de ses actes délictueux, encore vérifiées lors de son arrestation au mois de mai 2012, démontraient son incapacité à se conformer au droit en vigueur. Par ailleurs, l'intérêt public à éloigner A.X._ l'emportait sur son intérêt privé et celui de son épouse à pouvoir vivre ensemble en Suisse. Le Tribunal a aussi estimé proportionné le maintien de la mesure d'interdiction prononcée par l'Office fédéral des migrations jusqu'au 21 mai 2017. Il a accordé l'assistance judiciaire au recourant. D. Agissant par la voie du recours en matière de droit public, A.X._ et B.X._ concluent à l'annulation de l'arrêt du Tribunal administratif fédéral en tant qu'il rejette leur recours et à l'approbation de l'octroi d'une autorisation de séjour en faveur du recourant. Ils demandent aussi la levée de l'interdiction d'entrée prise à l'encontre de A.X._ et présentent une demande d'assistance judiciaire. Au terme de ses observations, le Tribunal administratif fédéral conclut au rejet du recours. Il a également transmis au Tribunal fédéral la demande de réexamen que lui a adressée B.X._ les 24 et 26 octobre 2012, avec les pièces qui l'accompagnaient, l'échange de correspondances qu'il a eu avec celle-ci au mois de février 2013, ainsi qu'une lettre de l'intéressée du 22 mars 2013. De son côté, l'Office fédéral des migrations propose de rejeter le recours. E. Par ordonnance présidentielle du 6 novembre 2012, l'effet suspensif a été attribué au recours. 