Sachverhalt: A. X._ wird beschuldigt, C.Y._ im Schlafzimmer gewürgt und mehrfach mit dem Messer derart gestochen und geschnitten zu haben, dass dieser aufgrund der Durchtrennung von Halsblutgefässen verstarb. B. Das Obergericht des Kantons Zürich verurteilte X._ zweitinstanzlich wegen vorsätzlicher Tötung und mehrfacher Widerhandlung gegen das Waffengesetz zu einer Freiheitsstrafe von acht Jahren. Es ordnete eine stationäre therapeutische Massnahme im Sinne von Art. 59 StGB an. Zudem verpflichtete es X._ zur Bezahlung einer Genugtuung an B.Y._ und A.Y._ von je Fr. 20'000.--, zuzüglich Zins. C. X._ beantragt mit Beschwerde in Strafsachen, das angefochtene Urteil aufzuheben und ihn vom Vorwurf der vorsätzlichen Tötung freizusprechen. Er sei mit einer bedingt vollziehbaren Geldstrafe von 30 Tagessätzen zu Fr. 30.-- zu bestrafen, unter Ansetzung einer Probezeit von zwei Jahren. Auf die Genugtuungsbegehren der Privatkläger sei nicht einzutreten. Für die erlittene Haft sei ihm eine Genugtuung von Fr. 200.-- pro Tag zuzusprechen. Ferner ersucht X._ um unentgeltliche Rechtspflege und Verbeiständung.