Sachverhalt: A. Das Obergericht des Kantons Zürich verurteilte X._ zweitinstanzlich wegen qualifizierter Widerhandlung gegen das Betäubungsmittelgesetz (Art. 19 Ziff. 1 Abs. 2 bis 5 i.V.m. Art. 19 Ziff. 2 lit. a und b aBetmG; SR 812.121; Fassung in Kraft bis 30. Juni 2011), mehrfacher Geldwäscherei (Art. 305bis Ziff. 1 StGB) und Vergehens gegen das Ausländergesetz (Art. 115 Abs. 1 lit. b AuG; SR 142.20) zu einer Freiheitsstrafe von acht Jahren. B. X._ führt Beschwerde in Strafsachen und beantragt im Hauptpunkt, er sei wegen Gehilfenschaft zur Geldwäscherei zu einer maximalen Freiheitsstrafe von 24 Monaten zu verurteilen. Im Übrigen sei er freizusprechen. Ihm sei der bedingte, eventualiter der teilbedingte Strafvollzug bei einer Probezeit von zwei Jahren zu gewähren. Eventualiter sei das angefochtene Urteil aufzuheben und die Sache zur neuen Entscheidung an die Vorinstanz zurückzuweisen. Er ersucht um unentgeltliche Rechtspflege.