Sachverhalt: A. Das Obergericht des Kantons Zürich sprach X._ mit Urteil vom 10. März 2008 schuldig der mehrfachen versuchten Tötung, der Widerhandlung gegen das Waffengesetz, der mehrfachen Drohung und der versuchten Nötigung. Es verurteilte ihn - unter Berücksichtigung von zwei widerrufenen Strafen von insgesamt 55 Tagen - zu einer Freiheitsstrafe von 14 Jahren als Gesamtstrafe unter Anrechnung der ausgestandenen Untersuchungs- und Sicherheitshaft sowie des vorzeitigen Strafvollzugs von 605 Tagen. Des Weiteren verpflichtete es X._, dem Geschädigten A._ eine Genugtuung von Fr. 40'000.-- zuzüglich 5 % Zins ab dem 20. Mai 2006 zu bezahlen. B. Die von X._ erhobene Beschwerde in Strafsachen hiess das Bundesgericht mit Urteil vom 27. Dezember 2008 teilweise gut und wies die Sache zur neuen Beurteilung der Strafzumessung an die Vorinstanz zurück (Urteil 6B_579/2008). C. Mit Entscheid vom 10. Juli 2009 bestätigte das Obergericht des Kantons Zürich seinen Entscheid vom 10. März 2008 im Schuld- und Strafpunkt. D. X._ führt erneut Beschwerde in Strafsachen. Er beantragt, das Urteil des Obergerichts des Kantons Zürich sei aufzuheben, und er sei zu einer Freiheitsstrafe von höchstens 10 Jahren als Gesamtstrafe zu verurteilen. Eventualiter sei die Sache zur Neubeurteilung an die Vorinstanz zurückzuweisen. Zudem ersucht er um Gewährung der unentgeltlichen Rechtspflege. E. Das Obergericht des Kantons Zürich und die Oberstaatsanwaltschaft des Kantons Zürich haben auf Vernehmlassung verzichtet.