Sachverhalt: A. Die Eheleute A.X._ und B.X._ entführten in der Nacht vom 18. auf den 19. Oktober 2009 die damals gut zwei Monate alte C._ aus einem Kinderspital in Rumänien. Sie nahmen das Kleinkind mit zu sich in die Schweiz und gaben gegenüber Bekannten wahrheitswidrig an, es adoptiert zu haben. Unter Täuschung der Zivilstandsregisterbeamtin mittels Vorlage eines hinsichtlich des Kleinkindes falsch ausgefüllten Geburtsformulars bewirkten sie, dass C._ als ihr leibliches Kind im Zivilstandsregister von Uster eingetragen wurde. Nach der Verhaftung von A.X._ und B.X._ wurde C._ vorübergehend in einer Pflegefamilie platziert und nach knapp achteinhalb Monaten wieder nach Rumänien gebracht. B. Das Obergericht des Kantons Zürich verurteilte in Bestätigung des erstinstanzlichen Schuldspruchs A.X._ und B.X._ am 24. Mai 2012 wegen qualifizierter Freiheitsberaubung und Entführung sowie Erschleichung einer Falschbeurkundung zu Freiheitsstrafen von 36 respektive 24 Monaten (der erstinstanzliche Entscheid lautete auf Freiheitsstrafen von 33 respektive 24 Monaten). Auf die vom Bezirksgericht für A.X._ angeordnete ambulante Massnahme verzichtete es. C. Die Oberstaatsanwaltschaft des Kantons Zürich führt Beschwerde in Strafsachen mit dem Antrag, das obergerichtliche Urteil wegen Verletzung von Art. 47 und 49 StGB aufzuheben und die Strafsache zu neuer Entscheidung an die Vorinstanz zurückzuweisen. D. Das Obergericht hat auf eine Vernehmlassung verzichtet. A.X._ und B.X._ beantragen die Abweisung der Beschwerde, soweit darauf einzutreten sei.