Sachverhalt: A. Zwischen den Brüdern X._ (Beschwerdeführer) und Y._ (Beschwerdegegner) ist seit dem 19. Dezember 2003 der Erbteilungsprozess rechtshängig. Der Beschwerdeführer macht dabei Herabsetzungsansprüche geltend, die im Wesentlichen vor folgendem tatsächlichen Hintergrund stehen: A.a Am 19. Mai 1966 starb der Vater der Beschwerdeparteien. Gesetzliche Erben waren dessen Ehefrau und die drei Söhne, nämlich der Beschwerdeführer, der Beschwerdegegner und Z._. Das Hauptaktivum des Nachlasses bestand in einer Liegenschaft in Zürich. Der Beschwerdeführer trat seinen Erbanteil am 5. Juli 1974 an seine Miterben ab. Am 8. April 1984 trat auch der Beschwerdegegner, über den alsdann im Juni 1984 der Konkurs eröffnet wurde, seinen Erbanteil an seine Miterben ab. A.b Am 27. September 1984 starb Z._. Der Beschwerdegegner trat den Erbanteil am Nachlass seines Bruders am 17. Dezember 1985 an seine Mutter ab. Der Beschwerdeführer schloss mit seiner Mutter am 31. Oktober 1986 einen Vertrag betreffend die Nachlässe seines Vaters und seines Bruders. Darin wurde die Versteigerung der Nachlassliegenschaft unter den Vertragsparteien vereinbart. Die Mutter erhielt am 11. Dezember 1986 den Zuschlag für 3.11 Mio. Fr. und wurde als Alleineigentümerin im Grundbuch eingetragen. Sie trat die Nachlassliegenschaft am 22. März 1989 für 3.4 Mio. Fr. an den Beschwerdegegner ab. Von den 3.4 Mio. Fr. sollte der Beschwerdegegner Fr. 500'000.-- bezahlen und 2.05 Mio. Fr. durch Übernahme der Hypothekarschulden tilgen. Die restlichen Fr. 850'000.-- wendete seine Mutter ihm unentgeltlich zu. A.c Am 26. September 2002 starb die Mutter der Beschwerdeparteien (Erblasserin). Einzige Erben sind ihre beiden Söhne. In ihrem Testament vom 23. Februar 2001 hatte die Erblasserin, Jahrgang 1918, unter anderem den Beschwerdeführer auf den Pflichtteil gesetzt und den Beschwerdegegner zu ihrem Willensvollstrecker ernannt. B. Im Erbteilungsprozess machte der Beschwerdeführer geltend, zum Nettonachlass von Fr. 108'718.-- seien zufolge Herabsetzung mehrerer lebzeitiger Zuwendungen der Erblasserin an den Beschwerdegegner insgesamt rund 7.8 Mio. Fr. hinzuzurechnen. Die Herabsetzungsklage bezog sich dabei insbesondere auf die Abtretung der Nachlassliegenschaft vom 22. März 1989. Die angerufenen Gerichte entschieden darüber wie folgt: B.a Das Bezirksgericht Zürich verneinte, dass die Abtretung der Nachlassliegenschaft und ein Anteil vom Liegenschaftsertrag je im Umfang von mehreren Millionen Franken der Herabsetzung unterliegen (E. IV/C/3.3a-h S. 25 ff. und E. IV/C/3.5 S. 63). Es bejahte hingegen die Herabsetzbarkeit der unentgeltlichen Zuwendung von Fr. 850'000.-- (E. IV/C/3.7 S. 64 ff.) und des Forderungsverzichts der Erblasserin gegenüber dem Beschwerdegegner im Zusammenhang mit einem Leibrentenvertrag (E. IV/C/4 und E. IV/C/5 S. 70 ff.). Es stellte einen Nachlass von Fr. 862'552.65 fest und verpflichtete den Beschwerdegegner als Willensvollstrecker, dem Beschwerdeführer den Pflichtteil von 3/8, d.h. Fr. 323'457.25 zu bezahlen (E. IV/D S. 77 ff. und Dispositiv-Ziff. 1 des Urteils vom 19. März 2009). B.b Auf Berufung des Beschwerdeführers hin bestätigte das Obergericht des Kantons Zürich das bezirksgerichtliche Urteil. Es wies die Klage auch ab, soweit der Beschwerdeführer mehr oder Anderes verlangt hatte (Urteil vom 12. Februar 2010). B.c Der Beschwerdeführer legte dagegen Nichtigkeitsbeschwerde ein, auf die das Kassationsgericht des Kantons Zürich nicht eintrat (Zirkulationsbeschluss vom 22. Juni 2010). C. Mit Eingabe vom 26. August 2010 beantragt der Beschwerdeführer dem Bundesgericht, das Urteil des Obergerichts und den Zirkulationsbeschluss des Kassationsgerichts aufzuheben. In der Sache erneuert er seine im kantonalen Berufungsverfahren gestellten Herabsetzungs- und Erbteilungsbegehren mit dem Ergebnis, dass der Beschwerdegegner als Willensvollstrecker zu verpflichten sei, ihm aus dem Nachlass Fr. 2'953'332.20 zu bezahlen, nebst Zins zu 5 % von Fr. 1'125'000.-- seit 1. Januar 2000. Der Beschwerdeführer ersucht um unentgeltliche Rechtspflege. Es sind die kantonalen Akten, hingegen keine Vernehmlassungen eingeholt worden.