Sachverhalt:
A. A.a Das Kreisgericht St. Gallen sprach A.X._ am 16. August 2010 der Brandstiftung, des mehrfachen Betrugs und des versuchten Betrugs schuldig. Es verurteilte ihn zu einer Freiheitsstrafe von 3 1⁄2 Jahren sowie, unter allfälliger solidarischer Haftbarkeit mit B.X._ und C._, zur Bezahlung von Fr. 56'553.65 an die Gebäudeversicherungsanstalt des Kantons St. Gallen, Fr. 11'122.-- an die Gemeinde Gaiserwald (Feuerwehrkommando) und Fr. 6'000.-- an die D._ Versicherungen. Die Genugtuungsforderungen der E._ und der F._ AG wies es ab. Die übrigen Zivilforderungen verwies es auf den Zivilweg.
A.b Das Kantonsgericht St. Gallen reduzierte die Freiheitsstrafe am 10. Mai 2012 auf 36 Monate, davon 21 Monate bedingt, bei einer Probezeit von zwei Jahren. Im Übrigen bestätigte es das erstinstanzliche Urteil.
Das Kantonsgericht geht von folgenden Sachverhalten aus:
Die Ehegatten A.X._ und B.X._ führten ein Geschäft im Einkaufs- und Freizeitzentrum G._. Nach einem Brand in ihrem Geschäft vom 25. Dezember 2005 gaben sie der H._ Versicherung für die Zeit danach zu tiefe Umsatzzahlen an. Dadurch bewirkten sie, dass ihnen zu hohe Versicherungsleistungen von mindestens Fr. 11'620.-- ausbezahlt wurden.
Am 3. März 2007 legten A.X._ und B.X._ nach einem zuvor gefassten Plan zusammen mit I._ und C._ in ihren Geschäftslokalitäten einen Brand. Hierfür stellten sie im Ladengeschäft Benzin und Stoffballen bereit, welche I._ gegen 22.30 Uhr in ihrem Auftrag anzündete. Der durch den Brand und die Benzinexplosion verursachte Schaden hielt sich in Grenzen. Hingegen entstanden aufgrund des Einsatzes der Sprinkleranlage in der Einkaufsstrasse um das Ladengeschäft eine Überschwemmung und ein erheblicher Wasserschaden. Das Zentrum G._ wurde im Tatzeitpunkt immer noch von Besuchern frequentiert. Den Schaden aus dem Brandfall meldeten A.X._ und B.X._ der J._ Versicherung, welche die Schadensübernahme ablehnte.
A.X._ täuschte Dr. K._ vor, infolge des Brandanschlags an einer akuten Belastungsreaktion zu leiden. B.X._ als Geschäftsinhaberin leitete die Krankheitsmeldung der L._ Krankenversicherung weiter und bestätigte die Krankheit ihres Ehemannes auch gegenüber dem RAV. Die L._ Krankenversicherung zahlte gestützt auf die von Dr. K._ bescheinigte 100 % Arbeitsunfähigkeit für die Zeit vom 19. März bis am 30. April 2007 Krankentaggelder über Fr. 6'040.60, obschon A.X._ in dieser Zeit nicht krank war.
B. A.X._ führt Beschwerde in Strafsachen mit den Anträgen, das Urteil vom 10. Mai 2012 aufzuheben, ihn von den Vorwürfen des mehrfachen Betrugs sowie des versuchten Betrugs freizusprechen und zu einer bedingten Freiheitsstrafe von höchstens 12 Monaten zu verurteilen. Eventualiter sei eine bedingte Freiheitsstrafe von höchstens 20 Monaten zu verhängen. Subeventualiter sei eine teilbedingte Strafe auszusprechen und der unbedingte Teil auf höchstens 6 Monate festzusetzen.
Erwägungen:
1. Der Beschwerdeführer rügt, der Vertreter der H._ Versicherung sei nie einvernommen worden.
Am 1. Januar 2011 trat die Schweizerische Strafprozessordnung (StPO; SR 312.0) in Kraft. Das erstinstanzliche Urteil erging am 16. August 2010. Das kantonale Verfahren richtet sich nach dem bis am 31. Dezember 2010 geltenden Strafprozessgesetz des Kantons St. Gallen vom 1. Juli 1999 (Art. 453 Abs. 1 StPO; BGE 137 IV 219 E. 1.1 mit Hinweisen).
Nach der Rechtsprechung kann der Beschuldigte den Behörden grundsätzlich nicht vorwerfen, gewissen Beweisen nicht nachgegangen zu sein, wenn er es unterlässt, rechtzeitig und formgerecht entsprechende Beweisanträge zu stellen (vgl. BGE 131 I 476 E. 2.1; 125 I 127 E. 6c/bb mit Hinweisen). Der Untersuchungsgrundsatz verpflichtet das Gericht nicht, von Amtes wegen Beweiserhebungen vorzunehmen, wenn es sich aufgrund der bereits erhobenen Beweise seine Überzeugung gebildet hat und in vorweggenommener Beweiswürdigung annehmen darf, dass die zusätzlichen Beweise nichts an seiner Überzeugung zu ändern vermöchten (vgl. BGE 136 I 229 E. 5.3; 134 I 140 E. 5.3; 131 I 153 E. 3).
Auf den Einwand des Beschwerdeführers ist nicht einzutreten, da er nicht darlegt, er habe die Einvernahme des Vertreters der H._ Versicherung im kantonalen Verfahren beantragt.
2. 2.1 Der Beschwerdeführer macht geltend, die Vorinstanz habe den Schaden der H._ Versicherung falsch berechnet. Er sei zwischen dem 19. März und dem 30. April 2007 effektiv krank gewesen. Eine bloss vorgespiegelte Krankheit sei nicht rechtsgenügend erstellt.
2.2 Die Sachverhaltsfeststellung der Vorinstanz kann vor Bundesgericht nur gerügt werden, wenn sie willkürlich (Art. 9 BV) ist oder auf einer Rechtsverletzung im Sinne von Art. 95 BGG beruht und wenn die Behebung des Mangels für den Ausgang des Verfahrens entscheidend sein kann (Art. 97 Abs. 1 BGG; BGE 134 IV 36 E. 1.4.1). Willkür bei der Beweiswürdigung liegt vor, wenn der angefochtene Entscheid offensichtlich unhaltbar ist oder mit der tatsächlichen Situation in klarem Widerspruch steht. Dass eine andere Lösung oder Würdigung ebenfalls vertretbar oder gar zutreffender erscheint, genügt für die Annahme von Willkür nicht (BGE 138 I 305 E. 4.3; 137 I 1 E. 2.4). Die Rüge der Willkür muss präzise vorgebracht und begründet werden (Art. 106 Abs. 2 BGG). Der Beschwerdeführer muss im Einzelnen darlegen, inwiefern der angefochtene Entscheid an einem qualifizierten und offensichtlichen Mangel leidet. Auf eine rein appellatorische Kritik am angefochtenen Urteil tritt das Bundesgericht nicht ein (BGE 137 IV 1 E. 4.2.3; 136 II 489 E. 2.8; je mit Hinweisen).
2.3 Auf die Kritik an der vorinstanzlichen Sachverhaltsfeststellung ist nicht einzutreten, da der Beschwerdeführer keine Willkürrügen erhebt und nicht darlegt, die Vorinstanz habe offensichtlich falsche Feststellungen getroffen. Hinzu kommt, dass er sich mit der sachlich begründeten und ohne Weiteres nachvollziehbaren Beweiswürdigung der Vorinstanz nicht bzw. nur sehr am Rande auseinandersetzt.
3. 3.1 Bezüglich des versuchten Versicherungsbetrugs zum Nachteil der J._ Versicherung wendet der Beschwerdeführer ein, es liege ein strafloser untauglicher Versuch im Sinne von Art. 22 Abs. 2 StGB vor. Er habe den Brandfall aus dem Jahre 2005 nicht angegeben und damit eine Gefahrentatsache nicht (richtig) angezeigt, weshalb sein Geschäft gegen die Folgen eines Brandes nicht versichert gewesen sei.
3.2 Das Bundesgericht legt seinem Urteil den Sachverhalt zugrunde, den die Vorinstanz festgestellt hat (Art. 105 Abs. 1 BGG). Anders als der Beschwerdeführer geht die Vorinstanz davon aus, dessen Geschäft sei bei der J._ Versicherung gegen die Folgen eines Brandes versichert gewesen. Unerheblich sei, dass jene bereits "vorgewarnt" war und sie die Versicherungsleistungen u.a. auch deshalb abgelehnt haben soll, weil der Beschwerdeführer den Versicherungsantrag falsch ausfüllte (Urteil S. 24).
3.3 Soweit der Beschwerdeführer seiner rechtlichen Würdigung von den verbindlichen Sachverhaltsfeststellungen der Vorinstanz abweichende Tatsachenbehauptungen zugrunde legt, ist er mit seiner Rüge nicht zu hören. Im Übrigen übersieht er, dass ein strafloser untauglicher Versuch im Sinne von Art. 22 Abs. 2 StGB nur gegeben ist, wenn der Täter aus grobem Unverstand verkennt, dass die Tat nach der Art des Gegenstandes oder des Mittels überhaupt nicht zur Vollendung gelangen kann. Davon kann vorliegend klarerweise nicht gesprochen werden.
4. Der Beschwerdeführer ficht die Strafzumessung an.
4.1 Nicht einzutreten ist auf die Rüge, soweit der Beschwerdeführer die Reduktion des Strafmasses mit den beantragten Freisprüchen von den Vorwürfen des Betrugs bzw. versuchten Betrugs begründet (Beschwerde S. 12), da er damit nicht durchdringt (oben E. 2 und 3). Gleiches gilt, soweit er sich auch in diesem Zusammenhang gegen die vorinstanzliche Sachverhaltsfeststellung wendet, ohne jedoch Willkür darzutun (Beschwerde S. 10 ff.). Entgegen der Behauptung des Beschwerdeführers (Beschwerde S. 11) begründet die Vorinstanz die Gemeingefahr nicht einzig mit dem durch die Sprinkleranlage entstandenen Sachschaden.
4.2 Das Bundesgericht hat die Grundsätze der Strafzumessung nach Art. 47 ff. StGB wiederholt dargelegt (BGE 136 IV 55 E. 5.4 und 5.5 mit Hinweisen). Das Sachgericht verfügt auf dem Gebiet der Strafzumessung über einen Ermessensspielraum. Das Bundesgericht greift auf Beschwerde in Strafsachen hin nur ein, wenn die Vorinstanz den gesetzlichen Strafrahmen über- oder unterschritten hat, wenn sie von rechtlich nicht massgebenden Kriterien ausgegangen ist oder wesentliche Gesichtspunkte ausser Acht gelassen bzw. durch Überschreitung oder Missbrauch ihres Ermessens falsch gewichtet hat (BGE 136 IV 55 E. 5.6; 135 IV 130 E. 5.3.1; 134 IV 17 E. 2.1).
4.3 Die Vorinstanz setzt sich in ihren Erwägungen zur Strafzumessung mit den wesentlichen schuldrelevanten Komponenten auseinander und würdigt diese zutreffend. Dass sie sich von rechtlich nicht massgeblichen Gesichtspunkten hätte leiten lassen oder wesentliche Aspekte nicht berücksichtigt hätte, ist nicht ersichtlich. Nicht zu beanstanden ist namentlich, wenn die Vorinstanz für die Strafzumessung auf den effektiv entstandenen Schaden abstellt, ohne diesen in Relation zum Wert bzw. "zur Grösse des Zentrums G._" zu setzen (vgl. Beschwerde S. 12). Der relativ langen Verfahrensdauer trägt die Vorinstanz zu Recht nur in dem Umfang strafmindernd Rechnung, als die Ursache dafür in einer von den Behörden zu vertretenden Verzögerung liegt (vgl. BGE 130 IV 54 E. 3.3.3; 124 I 139 E. 2c; je mit Hinweisen; dazu Urteil S. 26 sowie Beschwerde S. 13). Die Freiheitsstrafe von 36 Monaten hält sich im Rahmen des sachrichterlichen Ermessens.
4.4 Bei Freiheitsstrafen bis höchstens drei Jahren ist der teilbedingte Vollzug möglich (Art. 43 Abs. 1 StGB). Der unbedingt vollziehbare Teil darf die Hälfte der Strafe nicht übersteigen (Art. 43 Abs. 2 StGB). Zudem muss sowohl der aufgeschobene wie auch der zu vollziehende Teil der Freiheitsstrafe mindestens sechs Monate betragen (Art. 43 Abs. 3 Satz 1 StGB). Innerhalb des gesetzlichen Rahmens liegt die Festsetzung im pflichtgemässen Ermessen des Gerichts. Das Verhältnis der Strafteile ist so festzusetzen, dass darin die Wahrscheinlichkeit der Legalbewährung des Täters einerseits und dessen Einzeltatschuld andererseits hinreichend zum Ausdruck kommen. Je günstiger die Prognose und je kleiner die Vorwerfbarkeit der Tat sind, desto grösser muss der auf Bewährung ausgesetzte Strafteil sein. Der unbedingt vollziehbare Strafteil darf das unter Verschuldensgesichtspunkten (Art. 47 StGB) gebotene Mass nicht unterschreiten (BGE 134 IV 97 E. 6.3.4.3; 134 IV 1 E. 5.6).
Die Vorinstanz überschreitet das ihr zustehende Ermessen nicht, wenn sie nicht das Minimum von sechs Monaten, sondern 15 Monate für vollziehbar erklärt (vgl. Beschwerde S. 14). Dabei darf berücksichtigt werden, dass sich die schuldangemessene Strafe am obersten Rahmen von drei Jahren Freiheitsentzug hält, für welche ein teilbedingter Vollzug überhaupt noch infrage kommt.
5. Die Beschwerde ist abzuweisen, soweit darauf eingetreten werden kann. Die Gerichtskosten sind dem Beschwerdeführer aufzuerlegen (Art. 66 Abs. 1 BGG).
Demnach erkennt das Bundesgericht:
1. Die Beschwerde wird abgewiesen, soweit darauf einzutreten ist.
2. Die Gerichtskosten von Fr. 4'000.-- werden dem Beschwerdeführer auferlegt.
3. Dieses Urteil wird den Parteien und dem Kantonsgericht St. Gallen, Strafkammer, schriftlich mitgeteilt.
Lausanne, 5. März 2013
Im Namen der Strafrechtlichen Abteilung
des Schweizerischen Bundesgerichts
Der Präsident: Mathys
Die Gerichtsschreiberin: Unseld