Sachverhalt: A. X._ fuhr am 22. September 2010 um ca. 18.45 Uhr mit seinem Personenwagen auf der Lielistrasse in Birmensdorf auf die Einmündung Lielistrasse/Autobahn N3 zu, wobei er beabsichtigte, nach links auf die Autobahn in Fahrtrichtung Chur aufzufahren. Er hielt sein Fahrzeug zunächst vor dem Lichtsignal, das ROT zeigte, an. Die Anklage wirft X._ vor, nach einigen Sekunden Wartezeit über das seit 23,5 Sekunden ROT zeigende Lichtsignal gefahren und nach links abgebogen zu sein. Im Einmündungsbereich kam es in der Folge zur Kollision mit dem korrekt geradeaus fahrenden Fahrzeuglenker Y._. An beiden Fahrzeugen entstand hoher Sachschaden. Die Staatsanwaltschaft Limmattal/Albis verurteilte X._ am 9. Februar 2011 mittels Strafbefehls wegen fahrlässiger grober Verletzung der Verkehrsregeln zu einer Geldstrafe von 15 Tagessätzen zu Fr. 130.-- und zu einer Busse von Fr. 500.--. Den Vollzug der Geldstrafe schob sie bei einer Probezeit von zwei Jahren auf. Gegen den Strafbefehl erhob X._ Einsprache. Das Bezirksgericht Dietikon verurteilte X._ am 7. Juni 2011 wegen fahrlässiger einfacher Verkehrsregelverletzung zu einer Busse von Fr. 500.--. B. Die von der Staatsanwaltschaft Limmattal/Albis erhobene Berufung hiess das Obergericht des Kantons Zürich am 12. März 2012 gut. Es verurteilte X._ wegen fahrlässiger grober Verletzung der Verkehrsregeln zu einer Geldstrafe von 10 Tagessätzen zu Fr. 130.-- und zu einer Busse von Fr. 300.--. Den Vollzug der Geldstrafe schob das Obergericht bei einer Probezeit von zwei Jahren auf. C. X._ erhebt Beschwerde in Strafsachen. Er beantragt, das Urteil des Obergerichts des Kantons Zürich vom 12. März 2012 sei aufzuheben, und er sei freizusprechen.