Sachverhalt: A. A._ und X._ heirateten im Jahre 2004. Sie haben zwei Söhne, B._ (Jahrgang 2004) und C._ (Jahrgang 2006). Der Vizepräsident des Bezirksgerichts Frauenfeld erliess am 26. März 2009 eine Eheschutzverfügung. Die gemeinsamen Kinder wurden unter die elterliche Obhut von A._ gestellt. X._ wurde ein wöchentliches Besuchs- und ein Ferienbesuchsrecht eingeräumt. Am 19. August 2010 holte X._ seine Kinder ab. Anstatt sie wie vereinbart am 22. August 2010 zurückzubringen, reiste er mit ihnen nach D._/Tunesien, wo die Kinder seither leben. B. Das Bezirksgericht Winterthur sprach X._ am 19. Januar 2012 der mehrfachen qualifizierten Freiheitsberaubung und Entführung, des mehrfachen Entziehens von Unmündigen sowie der versuchten Erpressung schuldig. Es bestrafte X._ mit einer Freiheitsstrafe von acht Jahren und verpflichtete ihn, A._ eine Genugtuung von Fr. 30'000.-- zu bezahlen. Zudem wurde X._ dem Grundsatz nach verpflichtet, seiner Ehefrau Schadenersatz sowie den Kindern Schadenersatz und Genugtuung zu leisten. In teilweiser Gutheissung der Berufung von X._ erkannte das Obergericht des Kantons Zürich am 10. September 2012 auf eine Freiheitsstrafe von sechs Jahren unter Anrechnung der Untersuchungshaft und des vorzeitigen Strafvollzugs von 693 Tagen. Zugleich stellte es insbesondere fest, dass der erstinstanzliche Entscheid im Schuldpunkt (mehrfache qualifizierte Freiheitsberaubung und Entführung, mehrfaches Entziehen von Unmündigen sowie versuchte Erpressung) in Rechtskraft erwachsen war. X._ wurde verpflichtet, A._ eine Genugtuung von Fr. 30'000.-- und dem Grundsatz nach Schadenersatz zu leisten. Die Schadenersatz- und Genugtuungsbegehren der beiden Kinder verwies das Obergericht auf den Weg des Zivilprozesses. Das Bundesgericht wies die dagegen gerichtete Beschwerde in Strafsachen von X._ am 27. Juni 2013 ab, soweit es darauf eintrat (Urteil 6B_694/2012). C. Die Staatsanwaltschaft IV des Kantons Zürich wirft X._ mit Anklageschrift vom 15. Dezember 2014 vor, im Wissen der genannten Verurteilungen nichts für die Rückführung von B._ und C._ in die Schweiz unternommen und sich deshalb (erneut) der mehrfachen Entführung und des mehrfachen Entziehens von Unmündigen schuldig gemacht zu haben. Das Bezirksgericht Dielsdorf sprach X._ am 28. August 2015 der qualifizierten Entführung und des Entziehens von Unmündigen schuldig. Es bestrafte ihn mit einer Freiheitsstrafe von vier Jahren und verpflichtete ihn, A._ eine Genugtuung von Fr. 10'000.-- zu bezahle n. Zudem wurde X._ dem Grundsatz nach verpflichtet, A._ Schadenersatz zu leisten. Für die Festsetzung der Höhe wurde A._ auf den Weg des Zivilprozesses verwiesen, ebenso die Kinder mit ihren Schadenersatz- und Genugtuungsbegehren. Das Obergericht des Kantons Zürich bestätigte am 15. Dezember 2016 das erstinstanzliche Urteil im Schuld- und Strafpunkt, wobei es die Freiheitsstrafe als teilweise Zusatzstrafe zur früheren obergerichtlichen Verurteilung ausfällte. Ebenso bestätigte das Obergericht die Höhe der Genugtuung und die Verweise (Schadenersatz- und Genugtuungsforderungen) auf den Weg des Zivilprozesses. D. X._ führt Beschwerde in Strafsachen. Als Hauptantrag verlangt er zusammengefasst, das Urteil des Obergerichts sei aufzuheben und die Sache zur Neubeurteilung an die Vorinstanz zurückzuweisen. Es sei festzustellen, dass seine Verhaftung völkerrechtswidrig erfolgt sei. Die Anklage und das Urteil des Obergerichts seien aufzuheben und er sei sofort aus dem Freiheitsentzug zu entlassen sowie für die rechtswidrigen Zwangsmassnahmen angemessen zu entschädigen. Zudem ersucht er um Bestellung eines amtlichen Verteidigers.