Sachverhalt: A. A.a. Das Geschworenengericht des Kantons Zürich verurteilte X._ mit Urteilen vom 6./12. Mai 1993 und 4. Juli 1995 wegen Mordes, vorsätzlicher Tötung und weiterer Delikte zu 20 Jahren Zuchthaus. Von der Anordnung einer Verwahrung im Sinne von Art. 43 Ziff. 1 Abs. 2 aStGB sah es ab, weil es den Zweck des Schutzes der Gesellschaft als durch den Vollzug der langen Freiheitsstrafe gewährleistet erachtete. Bei seinem Entscheid stellte es auf das Gutachten von PD Dr. med. A._, Facharzt für Psychiatrie und Psychotherapie FMH, vom 16. Dezember 1992 ab. Das Ende der Strafe fiel (unter Einbezug weiterer Reststrafen aus drei früheren Urteilen) laut Vollzugsdaten des Amtes für Justizvollzug des Kantons Zürich auf den 8. Oktober 2010. Seither befindet sich X._ in Sicherheitshaft. A.b. Die Oberstaatsanwaltschaft des Kantons Zürich stellte am 24. November 2009 beim Obergericht des Kantons Zürich das Gesuch, X._ sei gestützt auf Art. 65 Abs. 2 StGB nachträglich zu verwahren. Sie stützte sich auf das Gutachten der Psychiatrischen Universitätsklinik (PUK) Zürich vom 13. Mai 2009. Die Revisionskammer des Obergerichts erachtete die Voraussetzungen für eine Wiederaufnahme des Verfahrens im Sinne von Art. 65 Abs. 2 StGB als gegeben und wies das Geschworenengericht am 29. März 2010 an, über das Vorliegen der Voraussetzungen einer nachträglichen Verwahrung zu befinden. Diesen Entscheid hob das Kassationsgericht des Kantons Zürich am 10. September 2010 in Gutheissung der dagegen erhobenen kantonalen Nichtigkeitsbeschwerde von X._ auf und wies die Sache im Sinne der Erwägungen an die Vorinstanz zurück. Mit Beschluss vom 22. November 2010 wies die Revisionskammer des Obergerichts das Gesuch der Oberstaatsanwaltschaft um Verfahrenswiederaufnahme ab. Sie kam zum Schluss, die Voraussetzungen einer nachträglichen Verwahrung gemäss Art. 65 Abs. 2 StGB seien nicht erfüllt. Das Kassationsgericht wies die von der Oberstaatsanwaltschaft dagegen erhobene kantonale Nichtigkeitsbeschwerde am 30. April 2011 ab, soweit es darauf eintrat. Das Bundesgericht hiess die von der Oberstaatsanwaltschaft dagegen erhobene Beschwerde in Strafsachen am 2. März 2012 gut und wies die Sache an die Revisionskammer des Obergerichts zur Neubeurteilung zurück (Verfahren 6B_404/2011). B. B.a. Am 26. Juli 2012 bejahte die I. Strafkammer des Obergerichts (als Revisionsgericht und Nachfolgerin der Revisionskammer) die revisionsrechtlichen Voraussetzungen für die Verfahrenswiederaufnahme zu Lasten von X._ im Sinne von Art. 65 Abs. 2 StGB. Sie hiess das Revisionsgesuch der Oberstaatsanwaltschaft gut, fällte einen kassatorischen Entscheid und überwies das Verfahren zur neuen Behandlung und Beurteilung an das Bezirksgericht Zürich. B.b. Das Bezirksgericht gab im Einverständnis der Parteien eine neue ärztliche Begutachtung von X._ in Auftrag. Das Gutachten von Dr. B._, Facharzt für Psychiatrie und Psychotherapie FMH, datiert vom 24. Juni 2013. Mit Entscheid vom 15. August 2013 ordnete das Bezirksgericht nachträglich die Verwahrung gemäss Art. 65 Abs. 2 StGB i.V.m. Art. 64 Abs. 1 lit. b StGB über X._ an. B.c. Das Obergericht, II. Strafkammer, bestätigte das bezirksgerichtliche Urteil am 16. Juli 2014 und wies die dagegen erhobene Berufung von X._ ab. Es bejahte sämtliche Voraussetzungen für die nachträgliche Anordnung der Verwahrung gemäss Art. 65 Abs. 2 StGB i.V.m. Art. 64 Abs. 1 lit. b StGB und schloss eine Verletzung des Konventionsrechts aus. C. X._ gelangt mit Beschwerde in Strafsachen an das Bundesgericht. Er beantragt, das Urteil des Obergerichts des Kantons Zürich vom 16. Juli 2014 sei aufzuheben. Es sei das Gesuch um nachträgliche Anordnung einer Verwahrung abzuweisen. Eventualiter sei das Urteil des Obergerichts aufzuheben und die Sache zur Abweisung des Gesuchs um nachträgliche Anordnung einer Verwahrung an die Vorinstanz zurückzuweisen. X._ ersucht überdies um unentgeltliche Rechtspflege und Verbeiständung.