Sachverhalt: A. A.a. Die X._ AG (Klägerin und Beschwerdeführerin) ist eine Immobiliengesellschaft mit Sitz in Y._. A._ (Beklagte und Beschwerdegegnerin) war Eigentümerin sämtlicher Namenaktien der Z._ AG. Am 20. November 2007 schloss sie, vertreten durch ihren Sohn B._, Immobilientreuhänder, einen "Kaufvertrag betreffend sämtliche Aktien der Z._ AG " mit der X._ AG ab. A.b. Die Parteivereinbarung regelt gemäss ihrer Präambel den "Kauf" der vorerwähnten Aktien, wobei der "Kauf" "im Rahmen eines eigentlichen Aktientausches" durchgeführt werde. Die "Käuferin", also die X._ AG, hatte den "Kaufpreis" durch Ausgabe und Übergabe von Beteiligungspapieren der eigenen juristischen Person zu begleichen. Der "Kaufpreis" wurde "kurzfristig in Form eines verzinslichen Darlehens gestundet und unmittelbar danach aufgrund der separaten Umwandlungserklärung und aufgrund der Zeichnungsscheine mittels Kapitalerhöhung durch Verrechnung in Aktien und Partizipationsscheinen der X._ AG gewandelt". Als Bezahlung des "Kaufpreises" galt die Einbuchung dieser neu geschaffenen Titel auf das von der "Verkäuferin" bezeichnete Aktiendepot. Die "Verkäuferin" hatte sodann Zug um Zug (gegen die Einbuchung der Titel auf dem Aktiendepot) die auf die "Käuferin" indossierten Aktienzertifikate der Z._ AG an die "Käuferin" zu übergeben. Die Parteivereinbarung wurde denn auch so abgewickelt; in der Folge wurde B._ Mitglied des Verwaltungsrats der X._ AG. A.c. Mit Schreiben vom 6. März 2009 focht B._ namens seiner Mutter A._ den "Kaufvertrag" wegen absichtlicher Täuschung und Grundlagenirrtum an. Am 30. März 2009 vereinbarten die Parteien die Aufhebung des "Kaufvertrages vom 20. November 2007", am 6. April 2009 trafen sie eine erste "Ergänzende Vereinbarung zum Vertrag betreffend Aufhebung des Kaufvertrages vom 20.11.2007" und am 9. Juli 2009 trafen sie eine weitere "Ergänzende Vereinbarung zum Vertrag betreffend Aufhebung des Kaufvertrages vom 20.11.2007". Gestützt darauf wurden die erfolgten Leistungen tatsächlich rückabgewickelt. In der Folge entstand ein Rechtsstreit betreffend die Gültigkeit dieser Vereinbarungen und die sich daraus ergebenden Folgen. Das Verhalten verschiedener Personen sowohl in diesem Zusammenhang wie auch als Funktionsträger der involvierten Gesellschaften bildete Gegenstand mehrerer Strafuntersuchungen. Zudem wurden weitere Zivilverfahren zwischen den Parteien wegen anderer Rechtsgeschäfte durchgeführt. B. B.a. Am 19. Februar 2010 erhob die X._ AG (Klägerin) gegen A._ (Beklagte) beim Bezirksgericht Zürich Klage. Mit ihrem Hauptbegehren beantragte die Klägerin die Verurteilung der Beklagten zur Herausgabe von 1'000 Namenaktien der Z._ AG, Zug um Zug gegen Übergabe von 60'000 Namenaktien der Klägerin und 112'374 Inhaber-Partizipationsscheinen der Klägerin sowie von Fr. 800'910.-- in bar. Mit ihrem Eventualbegehren beantragte die Klägerin, die Beklagte sei zu verurteilen, ihr Fr. 14'237'500.-- abzüglich Fr. 800'910.-- zu bezahlen, Zug um Zug gegen Übergabe von 60'000 Namenaktien der Klägerin sowie 112'374 Inhaber-Partizipationsscheinen der Klägerin. Mit Eingabe vom 25. März 2011 zog die Klägerin ihr Hauptbegehren auf Herausgabe der Beteiligungspapiere zurück und beschränkte ihre Klage auf das Eventualbegehren. Mit Urteil vom 1. Dezember 2011 wies das Bezirksgericht Zürich die Klage vollumfänglich ab. B.b. Am 23. Januar 2012 erhob die Klägerin gegen das bezirksgerichtliche Urteil Berufung an das Obergericht des Kantons Zürich. Sie beantragte die Aufhebung des angefochtenen Entscheids und die Verurteilung der Beklagten zur Bezahlung von Fr. 14'237'500.-- abzüglich Fr. 800'910.--, Zug um Zug gegen Übergabe von 60'000 Namenaktien der Klägerin sowie 112'374 Inhaber-Partizipationsscheinen der Klägerin; eventualiter sei die Sache an die Vorinstanz zur Neubeurteilung zurückzuweisen. Die Beklagte beantragte Abweisung der Berufung. Mit Urteil vom 24. August 2012 wies die II. Zivilkammer des Obergerichts des Kantons Zürich Berufung und Klage ab. C. Mit Beschwerde in Zivilsachen beantragt die Klägerin dem Bundesgericht die Aufhebung des obergerichtlichen Urteils und erneuert ihr vor Obergericht gestelltes Hauptbegehren, welches dem früher vor Bezirksgericht gestellten Eventualbegehren entspricht; eventualiter beantragt sie Rückweisung der Sache an das Obergericht zu neuer Entscheidung. Die Beschwerdegegnerin beantragt in ihrer Vernehmlassung die Abweisung der Beschwerde. Die Vorinstanz liess sich nicht vernehmen.