Sachverhalt: A. X._ reichte am 31. Dezember 2009 bei der Staatsanwaltschaft Limmattal/Albis Strafanzeige gegen A._ und B._ wegen des Verdachts auf Veruntreuung und Betrug ein. Er wirft A._ und B._ zusammenfassend vor, sich das von ihm im Zusammenhang mit dem Aufbau eines gemeinsamen Tauchzentrums im August 2005 nach Hurghada/Ägypten gelieferte Tauchmaterial im Wert von rund Fr. 180'000.-- in unrechtmässiger Bereicherungsabsicht angeeignet zu haben. Das Tauchmaterial werde mutmasslich nach wie vor in Hurghada in der Tauchschule von A._ und B._ verwendet. Die Kantonspolizei Zürich befragte im Auftrag der Staatsanwaltschaft X._, A._ und B._ zur Sache. Mit Verfügung vom 23. Januar 2012 nahm die Staatsanwaltschaft die Untersuchung gestützt auf Art. 310 Abs. 1 lit. a StPO (SR 312.0) nicht an die Hand und verwies die Zivilklage auf den Zivilweg. Diese Verfügung focht X._ mit Beschwerde beim Obergericht des Kantons Zürich an. Mit Beschluss vom 15. Mai 2012 wies das Obergericht die Beschwerde ab. B. Mit Beschwerde in Strafsachen vom 21. Juni 2012 beantragt X._, der Beschluss des Obergerichts sei aufzuheben, und die Staatsanwaltschaft sei anzuweisen, unverzüglich eine Strafuntersuchung gegen die Beschwerdegegner durchzuführen. Das Obergericht verzichtet auf eine Stellungnahme zur Beschwerde. Die Staatsanwaltschaft hat sich nicht vernehmen lassen. Die Beschwerdegegner beantragen in ihren Eingaben die Abweisung der Beschwerde. In seiner abschliessenden Stellungnahme vom 3. September 2012 hält der Beschwerdeführer an seinem Standpunkt fest.