Faits: A. A.a C._, née en 1983, de nationalité brésilienne, est arrivée en Suisse le 11 mars 2007 et dans le canton de Vaud le 23 août 2007; elle a tout d'abord vécu dans des salons de massage à Montreux, puis, dès juillet 2009 et la découverte de sa grossesse, chez une amie à Ecublens et enfin à Renens à partir de la fin 2009. Entre le 25 janvier 2010 et le 11 février 2010, elle a été attribuée au foyer EVAM (Etablissement vaudois d'accueil des migrants) de Z._, mais n'y a pas séjourné, ni d'ailleurs dans aucune autre structure d'hébergement relevant de l'EVAM. Le 5 février 2010, elle a été provisoirement placée dans le foyer EVAM de X._. Elle n'a pas de permis de séjour. Entre 2007 et avril 2009, elle est sortie de Suisse à plusieurs reprises, pour séjourner au Brésil, ou pour travailler en Espagne et au Portugal. A.b C._ a été condamnée le 8 octobre 2007 par le Préfet du district de Morges pour avoir séjourné sans autorisation en Suisse; le sursis qui lui avait été accordé à cette occasion a été révoqué le 4 mai 2009 par le Juge d'instruction de l'arrondissement de Lausanne. La prénommée a été condamnée derechef par ordonnance pénale du 3 juin 2009 pour avoir séjourné en Suisse sans autorisation valable jusqu'au 5 mai 2009, date de son interpellation par la gendarmerie. Il résulte de son dossier de police, ainsi que des prononcés de condamnation, que l'intéressée a travaillé illégalement en Suisse dans divers salons de massage, notamment à Lonay en 2007, à Lausanne en janvier et février 2009, à Payerne durant les mois de mai et juin 2009 et à Montreux en juillet 2009. Par décisions des 26 juin 2009 et 25 janvier 2010, le Service de la population (SPOP), Division Etrangers, a prononcé à deux reprises le renvoi de l'intéressée, lui impartissant un délai d'un mois pour quitter la Suisse; cette procédure est actuellement suspendue. B. B.a Le 19 mars 2010, C._ a donné naissance à un fils, B._; l'accouchement a eu lieu à l'Hôpital du Chablais, à Aigle; les contrôles médicaux liés à la grossesse ont été effectués à la maternité du CHUV, à Lausanne. B.b Par requête de citation en conciliation du 5 février 2010 adressée au Juge de paix du district de Lausanne, C._ (alors enceinte) a ouvert contre A._ une action en constatation de filiation et en aliments. Une audience a eu lieu le 18 mai suivant, au cours de laquelle la conciliation a été vainement tentée. Après la délivrance d'un acte de non-conciliation, la demanderesse et son fils ont déposé, le 21 juillet 2011, une demande auprès du Tribunal civil de l'arrondissement de Lausanne, en concluant à ce qu'il soit prononcé que B._ est le fils de A._, l'inscription de la naissance au registre de l'état civil étant opérée en conséquence, et à ce que le défendeur soit condamné à contribuer à l'entretien de son fils par le paiement régulier d'une pension mensuelle fixée à dire de justice et indexée au coût de la vie, allocations familiales en sus. B.c Par jugement incident du 16 mars 2011, le Président du Tribunal civil de l'arrondissement de Lausanne a rejeté la requête du défendeur tendant à l'éconduction d'instance des demandeurs. En substance, il a considéré que, à la date de l'ouverture d'action, la mère était domiciliée à Renens, en sorte que les tribunaux suisses étaient compétents pour connaître de l'action en constatation de filiation; il a de surcroît estimé que la mère pouvait valablement représenter son enfant dans le cadre de cette procédure, la désignation d'un curateur n'étant dès lors pas nécessaire. Statuant le 14 juin 2011 sur l'appel interjeté par le défendeur, la Cour d'appel civile du Tribunal cantonal du canton de Vaud a confirmé cette décision. C. Par mémoire du 8 septembre 2011, le défendeur exerce un recours en matière civile au Tribunal fédéral contre cet arrêt; sur le fond, il conclut à ce que les demandeurs soient éconduits d'instance, subsidiairement à l'annulation de la décision attaquée et au renvoi de la cause à la juridiction précédente pour qu'elle statue à nouveau au sens des considérants. Les demandeurs proposent le rejet du recours et sollicitent le bénéfice de l'assistance judiciaire. D. Par ordonnance du 16 novembre 2011, la Présidente de la IIe Cour de droit civil a attribué l'effet suspensif au recours. 