Sachverhalt: A. Das Obergericht des Kantons Aargau verurteilte X._ im Berufungsverfahren am 23. Juni 2010 als Zusatzstrafe zu einem Urteil des Militärgerichts 7 wegen fahrlässiger Tötung, schwerer Körperverletzung sowie Raufhandels zu einer Freiheitsstrafe von drei Jahren und 356 Tagen. Die dagegen erhobene Beschwerde von X._ wies das Bundesgericht am 4. April 2011 ab, soweit es darauf eintrat (Verfahren 6B_758/2010). B. Ein von X._ gestelltes Wiederaufnahmegesuch wies das Obergericht des Kantons Aargau am 20. September 2012 ab. C. X._ führt Beschwerde in Strafsachen und beantragt, das Urteil des Obergerichts vom 20. September 2012 sei aufzuheben und die Strafsache zur Neubeurteilung an die Vorinstanz zurückzuweisen. Er ersucht um unentgeltliche Rechtspflege und Verbeiständung. 