Sachverhalt: A. Mit Urteil des Geschworenengerichts des Kantons Zürich vom 19. Mai 1998 wurde X._ unter anderem wegen mehrfachen versuchten Mordes, mehrfacher schwerer Körperverletzung, mehrfacher sexueller Handlungen mit Kindern und mehrfacher Schändung zu 17 Jahren Zuchthaus verurteilt. Das Gericht ordnete die Verwahrung im Sinne von Art. 43 Ziff. 1 Abs. 2 aStGB an und schob den Vollzug der Freiheitsstrafe zu diesem Zweck in Anwendung von Art. 43 Ziff. 2 Abs. 1 aStGB auf. Die dagegen erhobene Beschwerde von X._ wies das Bundesgericht ab, soweit es darauf eintrat (Urteil 6S.114/1999 vom 12. Mai 2000). X._ trat am 15. November 2000 zum Verwahrungs- und Strafvollzug in die Strafanstalt Pöschwies ein. Er befindet sich noch heute dort. B. Der Sonderdienst der Bewährungs- und Vollzugsdienste des Amts für Justizvollzug des Kantons Zürich überwies die den Verwahrten betreffenden Vollzugsakten am 15. März 2007 dem Obergericht des Kantons Zürich, III. Strafkammer, damit diese die gemäss Ziff. 2 Abs. 2 der Schlussbestimmungen der Änderung zum Strafgesetzbuch vom 13. Dezember 2002 (SchlBestStGB) gebotene Überprüfung der altrechtlichen Verwahrung vornehme. Der Sonderdienst empfahl dem Gericht, die gegen X._ gemäss Art. 43 Ziff. 1 Abs. 2 aStGB angeordnete Verwahrung nach neuem Recht weiterzuführen. Das Obergericht des Kantons Zürich, III. Strafkammer, erkannte am 5. Juni 2012, dass keine therapeutische Massnahme im Sinne von Art. 59-61 oder 63 StGB angeordnet und die Verwahrung nach neuem Recht weitergeführt werde. Die von X._ dagegen erhobene kantonale Nichtigkeitsbeschwerde wies die als Kassationsinstanz amtende II. Strafkammer des Obergerichts des Kantons Zürich am 3. Juli 2013 ab. C. X._ wendet sich an das Bundesgericht. Er beantragt die Aufhebung der angefochtenen Beschlüsse der II. und III. Strafkammer des Obergerichts und die Anordnung einer stationären therapeutischen Massnahme im Sinne von Art. 59 StGB. Eventualiter sei die Sache zur Neubeurteilung an die Vorinstanzen zurückzuweisen. Wegen Verletzung von Art. 3 und 5 EMRK sei ihm eine Genugtuung von Fr. 20'000.-- auszurichten, wegen Verletzung von Art. 6 EMRK (Verstoss gegen das Beschleunigungsgebot) eine solche von Fr. 1'500.--. X._ ersucht um Gewährung der unentgeltlichen Rechtspflege. D. Die Beschwerde von X._ gegen den Abschreibungsbeschluss des Gesamtobergerichts des Kantons Zürich vom 1. Oktober 2012 wegen Rechtsverzögerung/Rechtsverweigerung ist Gegenstand eines separaten Verfahrens (6B_665/2012).