En bild av ett av offren - en ung pojke som ligger på stranden - har väckt ett internationellt skrik över krisens mänskliga kostnader.
Bilden, som släpptes av en turkisk nyhetsbyrå, utvecklas över hela världen på Twitter under #KiyiyaVuranInsanlik ("mänsklighet spolas i land") hashtag.
Tusentals migranter har dött i år när de försökt nå Europa sjövägen.
Varning: Den här artikeln innehåller en beklämmande bild
Den turkiska kustbevakningen sade att migranterna hade gett sig av från Turkiets Bodrum halvön för den grekiska ön Kos i början av onsdagsmorgonen, men de två båtarna de var i sjönk kort därefter.
Tolv kroppar, varav fem barn, återfanns. Av 23 personer ombord på de två båtarna tros bara nio ha överlevt - några klarade sig till land med flytvästar.
Bilden av den unge pojken, som visades bära en röd T-shirt och liggande ansikte ner på stranden nära Bodrum, publicerades kort efter kropparna tvättas upp på stranden vid cirka 06:00 lokal tid.
Den turkiska nyhetsbyrån Dogan sade att han och resten av gruppen var syrier från den belägrade staden Kobane som hade flytt till Turkiet förra året för att undkomma avancerande militanter från den islamiska statsgruppen (IS).
Turkiska medier beskriver släktingar som brutit samman när de identifierade kropparna.
Den avbildade pojken uppges vara treårige Aylan, som drunknade tillsammans med sin femårige bror Galip och deras mor Rihan. Deras far, Abdullah Kurdi, överlevde.
Han och hans familj uppges ha sökt asyl i Kanada innan de försökte resa - men deras flyktingansökan avslogs.
Teema Kurdi, Abdullahs syster som bor i Vancouver, berättade för den kanadensiska tidningen National Post att hon hade försökt hjälpa dem att lämna Mellanöstern.
Abdullah uppges ha kidnappats och torterats under den islamiska statens eller någon annan jihadistisk grupps belägring av Kobane.
"Jag försökte sponsra dem [...] men vi kunde inte få ut dem, och det är därför de gick i båten", sade hon.
Familjen tros inte ha något annat alternativ eftersom syriska kurdiska flyktingar i Turkiet finner det nästan omöjligt att få utresevisum om de inte har ett pass, vilket få har.
En fiskare på platsen som upptäckte kropparna på stranden sade: " Jag kom till havet, och jag var rädd. Mitt hjärta är krossat."
Enligt BBC:s Fergal Keane, har stranden där kropparna hittades plötsligt blivit ökänd, men när som helst där kommer du att hitta skräp - de uppblåsta dingen delar, övergivna tillhörigheter - av de desperata.
BBC har valt att publicera endast ett fotografi av Aylan, där han bärs av en turkisk polis och är oidentifierad.
Flera nyhetsorganisationer har dock publicerat mer grafiska bilder av pojken.
Den brittiska tidningen The Independent sade att man hade bestämt sig för att använda bilderna på sin webbplats eftersom "bland de ofta glimmade orden om den "pågående invandrarkrisen" är det alldeles för lätt att glömma verkligheten i den desperata situation som många flyktingar står inför".
Trots reaktionen på bilden på nätet har de europeiska ledarna inte reagerat särskilt mycket.
Den döde pojkens far försökte desperat rädda sin familj, berättade hans moster Teema Kurdi för den kanadensiska journalisten Terry Glavin.
"Han klarade sig, men hans fru gjorde det inte och det finns en hemsk historia han berättade om simning från den ena till den andra," Mr Glavin sade i en intervju med BBC Radio 5 live.
Abdullah fann båda sina söner och sin fru döda - även om han till en början inte kunde känna igen henne eftersom hennes kropp hade blivit så svårt skadad av klipporna.
Justin Forsyth, chef för välgörenhetsorganisationen Rädda barnen, sa att den "tragiska bilden" var en påminnelse om "de faror barn och familjer tar i jakten på ett bättre liv".
"Det här barnets svåra situation bör koncentreras och tvinga EU att komma samman och enas om en plan för att ta itu med flyktingkrisen", tillade han.
Omkring 350 000 migranter har gjort den farliga resan för att nå Europas kuster sedan januari i år, enligt uppgifter från Internationella organisationen för migration (IOM) på tisdag.
IOM sade att mer än 2.600 migranter hade drunknat när de försökte ta sig över Medelhavet under samma period.
Tidigare i veckan sade den turkiska regeringen att dess kustbevakning hade räddat över 42.000 migranter i Egeiska havet under de första fem månaderna 2015 och mer än 2 160 enbart under den senaste veckan.
På foton: En dag i hela Europa
Fem hinder för ett EU-avtal om migranter
De invandrare som riskerar allt för ett bättre liv
Minst 12 syrier som försöker nå Grekland har drunknat i Turkiet efter att båtarna de färdades i sjönk.