Sachverhalt: A. X._ versuchte gemäss der Anklageschrift vom 9. Juni 2011, A.Y._ ab anfangs des Jahres 2008 in den Räumlichkeiten des Akademischen Sportverbands Zürich (ASVZ) anzusprechen, beobachtete sie und trainierte möglichst neben ihr. A.Y._ gab ihm zu verstehen, dass sie kein Interesse an ihm hatte. Ab dem 10. Oktober 2008 löste sie ein Jahresabonnement im Fitnesspark E._ in Zürich, um nicht auf X._ zu treffen, obschon sie im ASVZ nach wie vor hätte gratis trainieren können. Ab Oktober 2009 trainierte sie wieder im ASVZ, wo sie auch Kindern Turnstunden gab. X._ sprach sie erneut gegen ihren Willen an und beschimpfte sie. Ende November/Anfang Dezember 2009 hielt er sie an den Oberarmen fest und fragte nach dem Namen ihres Freundes, ansonsten sie schon sehen werde, was passiere. A.Y._ entwand sich seinem Griff und rannte in die Garderobe. Am 5. Januar 2010 sandte X._ ihrem Freund eine SMS mit folgendem Inhalt: "Danke, dass ich mir A.Y._ einige Male ausleihen durfte (...) ". Am 25. Januar 2010 schrieb er ein E-Mail an mehrere Adressen und an die Schulleitung des Kindergartens, der A.Y._ damals als Kindergärtnerin anstellte. In der E-Mail gab er an, A.Y._ habe eine Brustvergrösserung vornehmen lassen. Er bezweifle, dass das "zur Schau gestellte Frauenbild von der Schulleitung geteilt wird". Ab Ende November 2009 ging er in der Sportanlage jeweils hinter ihr durch, wenn sie am Crosstrainer war, und streifte seine Hand von hinten über ihre Brust, drückte ihr den Oberarm und sagte "Hallo". Die Staatsanwaltschaft klagte ihn wegen mehrfacher Nötigung, eventuell Drohung, sowie wegen mehrfacher sexueller Belästigung an. B. Das Bezirksgericht Zürich (Einzelgericht) befand X._ am 19. Dezember 2011 der versuchten Nötigung (begangen Ende November/Anfang Dezember 2009) schuldig und sprach ihn im Übrigen frei. Auf Berufung von X._ sowie Anschlussberufungen von A.Y._ und der Staatsanwaltschaft bestätigte die II. Strafkammer des Obergerichts des Kantons Zürich am 11. September 2012 den erstinstanzlichen Schuldspruch wegen versuchter Nötigung. Es erklärte X._ überdies der mehrfachen sexuellen Belästigung (Berühren der Brust) schuldig. Von der Anklage der mehrfachen Nötigung sprach es ihn frei. Es bestrafte ihn mit einer bedingten Geldstrafe von 45 Tagessätzen zu Fr. 100.-- sowie einer Busse von Fr. 1'000.--. Die II. Strafkammer des Obergerichts des Kantons Zürich erachtete den eingangs aufgeführten Anklagesachverhalt mit gewissen Relativierungen für erstellt. Nicht nachweisen liess sich insbesondere, dass A.Y._ - wie in der Anklageschrift vom 9. Juni 2011 ebenfalls erwähnt - circa am 20. Dezember 2009 aufgrund der durch den Beschwerdeführer hervorgerufenen Unsicherheiten ihren Wohnort wechselte und dass sie von diesem gedrängt wurde, ein Foto ihres Freundes zu zeigen. Die Beschwerde in Strafsachen von X._ gegen dieses Urteil wies das Bundesgericht am 13. Juni 2013 ab, soweit es darauf eintrat (Urteil 6B_666/2012). C. X._ verlangte beim Obergericht des Kantons Zürich die Revision des Urteils vom 11. September 2012. Die I. Strafkammer des Obergerichts des Kantons Zürich wies das Gesuch am 31. März 2015 ab. D. X._ beantragt mit Beschwerde in Strafsachen, der Beschluss vom 31. März 2015 sei aufzuheben und das Revisionsgesuch gutzuheissen. Eventualiter sei die Sache zur Neuentscheidung an eine andere Kammer des Obergerichts des Kantons Zürich zurückzuweisen. Er stellt zudem ein Ausstandsgesuch gegen die am Beschluss vom 31. März 2015 beteiligten Richter sowie gegen den in dieser Sache tätig gewesenen Gerichtsschreiber.