Sachverhalt: A. Das Obergericht des Kantons Zürich sprach X._ am 30. April 2012 zweitinstanzlich der versuchten schweren Körperverletzung, der mehrfachen Freiheitsberaubung und der mehrfachen, teilweise qualifizierten Drohung zum Nachteil von A._ und B._ schuldig. Zudem verurteilte es ihn im Nebendossier wegen Angriffs und versuchter falscher Anschuldigung. Bezüglich des Schuldspruchs wegen mehrfacher einfacher Körperverletzung und der Freisprüche (von den Vorwürfen des Hausfriedensbruchs und der versuchten schweren Körperverletzung zum Nachteil von C._) stellte es die Rechtskraft des bezirksgerichtlichen Urteils vom 30. Juni 2011 fest. Das Obergericht fällte eine Freiheitsstrafe von 4 Jahren unter Anrechnung der Untersuchungs- und Sicherheitshaft von 549 Tagen aus, ordnete eine ambulante Behandlung ohne Aufschub des Vollzugs an und regelte den Kostenpunkt. Den Schuldsprüchen der versuchten schweren Körperverletzung, der mehrfachen Freiheitsberaubung und der mehrfachen, teilweise qualifizierten Drohung liegt folgender Sachverhalt zugrunde: X._ drang am 5. März 2010 um circa 02.40 Uhr gewaltsam in die Wohnung seiner früheren Freundin B._ ein, worin er bis zum besagten Vorfall - zumindest offiziell - ebenfalls gewohnt hatte. Nachdem er diese im Schlafzimmer mit ihrem neuen Freund A._ gefunden hatte, geriet er ausser sich. Er schlug B._, teils mit der offenen Hand, teils mit der Faust, vornehmlich ins Gesicht. Mit einem zwischenzeitlich behändigten Beilhammer versuchte er A._ mehrfach, d.h. zwei- resp. drei- bis viermal, direkt auf den Kopf zu schlagen. Dieser konnte den Schlägen teilweise ausweichen bzw. vermochte sie teilweise abzuwehren. Dennoch wurde er mindestens zweimal mit dem Beilhammer am Körper getroffen. X._ zwang die Opfer, sich auf ein Sofa zu setzen und Fragen zu beantworten, ansonsten er mit dem Beilhammer zuschlagen würde. A._ drohte er, den Penis abzuhacken. Nachdem er die Opfer 20 bis 30 Minuten festgehalten hatte, gelang es B._ die Wohnung zu verlassen und wegzurennen. B. Mit Beschwerde in Strafsachen beantragt X._ die Aufhebung des angefochtenen Urteils (Ziff. 1, 2, 3, 6). Er sei wegen mehrfacher einfacher Körperverletzung (Schuldspruch bereits rechtskräftig), Angriffs und versuchter falscher Anschuldigung schuldig zu sprechen. In den übrigen Punkten (versuchte schwere Körperverletzung, mehrfache, teilweise qualifizierte Drohung und mehrfache Freiheitsberaubung) sei er freizusprechen. Er sei mit einer bedingten Freiheitsstrafe von 2 Jahren (unter Anrechnung der Untersuchungshaft), bei einer Probezeit von 2 Jahren, zu bestrafen. Zudem sei ihm die Weisung zu erteilen, die ambulante Therapie weiterzuführen. X._ ersucht um unentgeltliche Rechtspflege und Verbeiständung.