Sachverhalt: A. X._ (geb. 1979), Staatsangehöriger von Bangladesch, reiste am 22. Juli 2002 illegal in die Schweiz ein und ersuchte um Asyl. Am 6. Dezember 2002 heiratete er eine Schweizer Bürgerin (geb. 1975), worauf ihm eine Aufenthaltsbewilligung zum Verbleib bei der Ehefrau erteilt wurde. Das Asylverfahren wurde daraufhin als gegenstandslos abgeschrieben. Am 16. Februar 2004 gaben die Ehegatten den gemeinsamen Haushalt auf. X._ zog allein an die A._strasse in C._/ZH. Seine Ehegattin kehrte ihrerseits in ihren Heimatkanton St. Gallen zurück und nahm in D._ Wohnsitz. Im September 2007 war sie ohne ihren Ehegatten in E._/ZH wohnhaft. B. Am 12. September 2007 ersuchte X._ um Erteilung der Niederlassungsbewilligung. Mit Schreiben vom 3. Oktober 2007 teilte ihm das Migrationsamt des Kantons Zürich mit, dass es den Anspruch auf Niederlassungsbewilligung infolge des Getrenntlebens der Ehegatten als erloschen betrachtete, und verlängerte ihm die Aufenthaltsbewilligung. Darauf bezogen X._ und seine Ehegattin am 30. Oktober 2007 ein gemeinsames Zimmer in einer Wohngemeinschaft an der B._strasse in C._. Mit Eingaben vom 22. Oktober und 21. Dezember 2007 ersuchte X._ um erneute Prüfung seines Anspruchs auf Niederlassungsbewilligung. Am 29. Februar 2008 zogen die Ehegatten an die A._strasse in C._ um. Am 19. April 2008 wurde X._ die Niederlassungsbewilligung erteilt. Am 30. November 2008 verliess die Ehegattin die eheliche Wohngemeinschaft erneut und zog nach F._/ZH. X._ verblieb in der Wohnung in C._. Am 27. Februar 2009 schlossen die Ehegatten eine Vereinbarung über die Scheidungsfolgen ab und mit Urteil und Verfügung des Bezirksgerichts Zürich vom 11. Mai 2009 wurde die Ehe einvernehmlich geschieden. Vom 7. Januar bis 18. Mai 2010 hielt sich X._ in seinem Heimatland auf und heiratete dort am 26. März 2010 die Landsfrau Y._ (geb. 1991). Am 16. Mai 2010 stellte diese ein Gesuch um Bewilligung der Einreise in die Schweiz zum Verbleib beim Ehegatten. 2011 wurde in Bangladesch die gemeinsame Tochter Z._ geboren und in der Folge in das Nachzugsgesuch einbezogen. C. Mit Verfügung vom 8. März 2011 widerrief das Migrationsamt des Kantons Zürich die Niederlassungsbewilligung von X._ und verfügte seine Wegweisung. Gleichzeitig wies es das Familiennachzugsgesuch betreffend die Ehefrau und die Tochter ab. Die von X._ und Y._ sowie Z._ dagegen ergriffenen kantonalen Rechtsmittel blieben ohne Erfolg. D. Mit Eingaben vom 5. und 7. September 2012 erheben X._ (Beschwerdeführer 1) und Y._ (Beschwerdeführerin 2) sowie Z._ (Beschwerdeführerin 3) Beschwerde in öffentlich-rechtlichen Angelegenheiten und beantragen, das Urteil des Verwaltungsgerichts des Kantons Zürich vom 2. August 2012, den Entscheid der Sicherheitsdirektion des Kantons Zürich vom 26. April 2012 und die Verfügung des Migrationsamtes des Kantons Zürich vom 8. März 2011 aufzuheben, X._ die Niederlassungsbewilligung nicht zu entziehen, den Nachzug von Y._ sowie Z._ zu gestatten und der Beschwerde die aufschiebende Wirkung zu erteilen. Mit Eingabe vom 3. Oktober 2012 ersuchen die Beschwerdeführer zudem um Gewährung der unentgeltlichen Rechtspflege und Verbeiständung, vor allem um Erlass des Kostenvorschusses. Die Sicherheitsdirektion des Kantons Zürich und das Bundesamt für Migration schliessen auf Abweisung der Beschwerde. Das Verwaltungsgericht des Kantons Zürich hat auf Vernehmlassung verzichtet. Das Migrationsamt des Kantons Zürich liess sich nicht vernehmen. E. Mit Verfügung vom 10. Oktober 2012 hat der Präsident der II. öffentlich-rechtlichen Abteilung des Bundesgerichts der Beschwerde hinsichtlich der mit dem angefochtenen Urteil verbundenen Ausreiseverpflichtung aufschiebende Wirkung zuerkannt.