Sachverhalt:
A. X._ wurde erstinstanzlich von der Anschuldigung der vorsätzlichen Tötung wegen Notwehr freigesprochen. Die Staatsanwaltschaft und die Privatkläger erhoben dagegen Appellation. Das Obergericht des Kantons Bern erklärte X._ mit Urteil vom 25. Oktober 2007 der vorsätzlichen Tötung, begangen in Notwehrexzess, schuldig und verurteilte ihn zu sechs Jahren Freiheitsstrafe. Gegen dieses Urteil führte X._ Beschwerde in Strafsachen ans Bundesgericht. Dieses hiess die Beschwerde teilweise gut. Es wies die Sache zur ergänzenden Sachverhaltsfeststellung hinsichtlich der Angemessenheit der Notwehrhandlung sowie zur neuen Strafzumessung an die Vorinstanz zurück. Im Übrigen wies das Bundesgericht die Beschwerde ab, soweit es darauf eintrat (Urteil 6B_15/2008 vom 2. September 2008). Das Obergericht des Kantons Bern bestätigte mit Urteil vom 12. Februar 2009 den Strafpunkt und reduzierte die Freiheitsstrafe auf 41⁄2 Jahre.
B. Mit Beschwerde in Strafsachen beantragt X._, das Urteil des Obergerichts sei aufzuheben, und er sei freizusprechen. Eventualiter sei er zu einer bedingten Freiheitsstrafe von nicht mehr als 24 Monaten zu verurteilen. Subeventualiter seien die Akten zur Einholung eines Gutachtens, zur Durchführung der beantragten Einvernahmen und Neubeurteilung an die Vorinstanz zurückzuweisen. Zudem ersucht X._ um unentgeltliche Rechtspflege und Verbeiständung.
Erwägungen:
1. Der Verurteilung wegen Tötung liegt folgender erwiesener Sachverhalt zugrunde:
Der Beschwerdeführer traf sich am Nachmittag / frühen Abend des 10. Dezember 2004 mit A._ im Migros 3 M in Thun. A._ erzählte ihm von seinen Problemen im Zusammenhang mit einem laufenden Strafverfahren und bot ihm zwei Revolver, welche er unter der Jacke trug, zum Verkauf an. Der Beschwerdeführer lehnte das Angebot ab. Anschliessend begab er sich in den Club Bashkim in Uetendorf, wo er mit weiteren Personen Karten spielte. Einer der Mitspieler schmiss die Karten hin und verlangte vom Beschwerdeführer vergeblich den Spieleinsatz von Fr. 10.-- zurück. Zusammen mit zwei Kollegen forderte er den Beschwerdeführer auf, nach draussen zu kommen. Dort mischte sich A._ ein und versuchte zu schlichten, woraufhin der Beschwerdeführer die Fr. 10.-- herausgab. Als er an den Tisch zurückkehren wollte, griffen ihn ca. fünf bis sechs Personen mit Billardqueues und Stühlen an. Sie verletzten ihn mit einem heftigen Schlag auf den Hinterkopf. Der Beschwerdeführer begab sich nach Hause, wo er seine Wunde verarztete und eine Pistole behändigte. Als er in den Club zurückkehrte, sass A._ mit anderen Personen zusammen an der Bar. Dieser ging zum Beschwerdeführer an den Tisch und wollte von ihm wissen, was vorher im Club vorgefallen war. Der Beschwerdeführer verweigerte ihm diese Information ("lass mich in Ruhe"), was bei A._ Ärger auslöste. Dieser ging zurück an die Bar. Bei seiner Rückkehr zum Tisch des Beschwerdeführers führte er verdeckt einen Revolver mit. Als der Beschwerdeführer seiner Aufforderung, nach draussen zu kommen, nicht nachkam, zückte A._ die Waffe und schlug dem Beschwerdeführer damit auf den bereits lädierten Kopf. Darauf nahm der Beschwerdeführer die Pistole hervor und schoss zweimal sehenden Auges aus einer Distanz von weniger als 40 cm auf den noch über den Tisch gebeugten A._. Er traf ihn im Brustkorb und am streckseitigen Unterarm. Dabei ging es dem Beschwerdeführer nicht darum, sein Leben zu retten, denn er hatte keine Anhaltspunkte dafür, dass ihn A._ töten wollte und die Waffe als Schusswaffe einsetzen könnte. Hingegen war er schmerzerfüllt, zornig und gekränkt, und er konnte davon ausgehen, dass weitere Schläge folgen würden (s. Urteil 6B_15/2008 E. 1 und angefochtenes Urteil S. 28).
2. Verfahrensgegenstand sind die Beurteilung der Angemessenheit der Notwehrhandlung sowie die Strafzumessung (s. angefochtenes Urteil S. 22 f.). Auf die Rügen des Beschwerdeführers, welche sich gegen die Passsperre sowie die sichergestellte Kaution richten, ist mangels Anfechtungsobjekt (Art. 80 Abs. 1 BGG) nicht einzutreten. Im Übrigen legt der Beschwerdeführer betreffend die Ablehnung seiner Beweisanträge im Neubeurteilungsverfahren nicht substanziiert dar, inwiefern die Vorinstanz dadurch verfassungsmässige Rechte verletzt. Auf die Rügen ist mangels hinreichender Begründung nicht einzutreten (Art. 106 Abs. 2 BGG, BGE 133 Il 249 E. 1.4.2 S. 254).
3. Am 1. Januar 2007 ist der revidierte Allgemeine Teil des Strafgesetzbuches in Kraft getreten. Das neue Recht gelangt jedoch auf Taten, welche noch unter Geltung des alten Rechts begangen wurden, nur zur Anwendung, wenn es für den Täter milder ist (Art. 2 Abs. 2 StGB). Ob das neue Recht im Vergleich zum alten milder ist, entscheidet sich nicht aufgrund eines abstrakten Vergleichs. Massgebend ist vielmehr die konkrete Betrachtungsweise. Es kommt mithin darauf an, nach welchem Recht der Täter für die zu beurteilenden Taten besser wegkommt (BGE 134 IV 82 E. 6.2.1 S. 87 mit Hinweisen). Die Revision des Allgemeinen Teils des Strafgesetzbuches ist für die Notwehrregelung unbedeutend (Urteil 6B_15/2008 E. 2.2). Weiter hat die Vorinstanz eine Freiheitsstrafe von 41⁄2 Jahren ausgefällt, weshalb die Anordnung eines (teil-)bedingten Strafvollzuges von vornherein ausser Betracht fällt. Somit erweist sich das neue Recht entgegen der Auffassung des Beschwerdeführers nicht als das mildere. Abgesehen von den Bestimmungen des neuen Rechts über das Strafregister (Art. 3 Abs. 1 der Schlussbestimmungen der Änderung des StGB vom 13. Dezember 2002) ist das alte Recht anwendbar.
4. Der Beschwerdeführer rügt die Verletzung von Bundesrecht durch lückenhafte Sachverhaltsfeststellung hinsichtlich der Beurteilung der Notwehrhandlung. Er sei wegen rechtfertigender oder zumindest entschuldigender Notwehr freizusprechen.
4.1 Gemäss Art. 33 aStGB ist derjenige, der ohne Recht angegriffen oder unmittelbar mit einem Angriff bedroht wird, oder jeder andere berechtigt, den Angriff in einer den Umständen angemessenen Weise abzuwehren (Abs. 1). Überschreitet der Abwehrende die Grenzen der Notwehr, so mildert der Richter die Strafe nach freiem Ermessen gemäss Art. 66 aStGB. Überschreitet der Abwehrende die Grenzen der Notwehr in entschuldbarer Aufregung oder Bestürzung über den Angriff, so bleibt er straflos (Abs. 2).
Nach der Rechtsprechung muss die Abwehr in einer Notwehrsituation nach der Gesamtheit der Umstände als verhältnismässig erscheinen. Eine Rolle spielen vor allem die Schwere des Angriffs, die durch den Angriff und die Abwehr bedrohten Rechtsgüter, die Art des Abwehrmittels und dessen tatsächliche Verwendung. Die Angemessenheit der Abwehr ist auf Grund jener Situation zu beurteilen, in der sich der rechtswidrig Angegriffene im Zeitpunkt seiner Tat befand (BGE 107 IV 12 E. 3a S. 15 mit Hinweisen).
4.2 Das Bundesgericht hielt im Urteil 6B_15/2008 E. 2.5 folgendes fest:
"In rechtlicher Hinsicht ist die Tat unbestrittenermassen als vorsätzliche Tötung zu würdigen. Hingegen sind zur Beurteilung der Notwehrhandlung die genauen Umstände, welche zur Tat geführt haben, aus dem angefochtenen Urteil zu wenig ersichtlich. Insbesondere erwähnt die Vorinstanz bei der Würdigung der Angemessenheit nicht, dass der Beschwerdeführer nach dem Treffen mit A._ im Migros 3 M in Thun wusste, dass dieser einen Revolver auf sich trug und in ein laufendes Strafverfahren verwickelt war. Weiter wird nicht ausgeführt, dass der Beschwerdeführer von den Verbündeten von A._ geschlagen und gedemütigt worden ist. Schliesslich bleibt unerwähnt, dass sich A._ dem Beschwerdeführer genähert, einen Revolver hervorgezogen und ihm auf den bereits verletzten Kopf geschlagen hat. Stehen die genauen Tatumstände - insbesondere der Gemütszustand des Beschwerdeführers und seine subjektive Bedrohungssituation - nicht genügend fest, so ist die Beurteilung der Angemessenheit der Notwehrhandlung bzw. die korrekte Anwendung dieser Gesetzesbestimmung nicht überprüfbar."
4.3 Die Vorinstanz verneint sowohl das Vorliegen einer rechtfertigenden als auch entschuldbaren Notwehr. Gestützt auf den erwiesenen Sachverhalt sei der Beschwerdeführer weder tatsächlich noch putativ davon ausgegangen, dass A._ die Waffe als Schusswaffe einsetzen würde. Daran ändere nichts, dass der Beschwerdeführer um die Bewaffnung von A._ und dessen Verwicklung in ein Strafverfahren gewusst habe. Ausgehend von dieser subjektiven Bedrohungssituation könne nicht gesagt werden, die sehenden Auges getätigten Schüsse auf den Oberkörper von A._ aus einer Distanz von weniger als 40 cm würden einer verhältnismässigen Abwehr entsprechen. Eine Tötung als Antwort auf eine Körperverletzung sei nicht verhältnismässig. Dem Beschwerdeführer wären weniger gefährliche Abwehrmittel zur Verfügung gestanden. Er hätte mit der eigenen Waffe zurückschlagen, verbal mit einem Schuss drohen, einen Warnschuss in die Luft oder höchstens einen Schuss auf die Beine abgeben können. Der Beschwerdeführer sei zusammen mit anderen Männern am Tisch gesessen und somit nicht auf sich alleine gestellt gewesen. Auch wenn A._ den Beschwerdeführer gedemütigt und mit dem Revolver auf den verletzten Kopf geschlagen habe, bleibe die Tötung unverhältnismässig (angefochtenes Urteil E. 2 S. 28 ff.). Dass der Beschwerdeführer schmerzerfüllt, zornig und gekränkt gewesen sei, stelle keinen Entschuldigungsgrund im Sinne von Art. 33 Abs. 2 Satz 2 aStGB dar. Nach der Vorgeschichte habe es nicht mehr viel gebraucht, damit die Situation eskalierte. Der Beschwerdeführer sei grundsätzlich bereit gewesen, nötigenfalls die Waffe einzusetzen, ansonsten er sie nicht zu Hause geholt hätte. Es sei nicht allein oder vorwiegend der Angriff von A._ gewesen, der seinen Gemütszustand beeinflusst habe. Zudem gelte vorliegend ein strenger Massstab für die Entschuldbarkeit, weil der Beschwerdeführer mit seinen Schüssen in den Oberkörper von A._ dessen Tötung in Kauf genommen habe (angefochtenes Urteil E. 3 S. 31 ff.).
4.4 Der Beschwerdeführer bringt zur Angemessenheit der Abwehr vor, A._, welcher ihn zur Rückgabe des Kartenspieleinsatzes aufgefordert habe, sei Verbündeter der Schläger gewesen. Er - der Beschwerdeführer - habe gewusst, dass A._ bewaffnet gewesen sei und vor einer Schussabgabe nicht zurückgeschreckt sei. Die Aufforderung, nach draussen zu kommen, sei als Aufforderung zu einem Duell (mit geladenen Waffen) zu verstehen gewesen. Er sei körperlich und psychisch angeschlagen gewesen und habe sich in einer bedrohlichen Situation befunden. Seither leide er an einer posttraumatischen Belastungsstörung. Gestützt auf diesen ergänzten Sachverhalt sei die Schussabgabe das einzige zur Verfügung stehende Verteidigungsmittel gewesen, welches den Angriff mit Sicherheit sofort beenden konnte. Weiter bringt der Beschwerdeführer vor, die Aggression von A._ und dessen Aufforderung zum Duell seien völlig unbegründet gewesen. Der plötzliche Schlag mit dem Revolver auf den verletzten Kopf habe ihn in Aufregung versetzt und zur verteidigenden Schussabgabe geführt. Deshalb sei der Affekt entschuldbar.
4.4 Der Beschwerdeführer bringt zur Angemessenheit der Abwehr vor, A._, welcher ihn zur Rückgabe des Kartenspieleinsatzes aufgefordert habe, sei Verbündeter der Schläger gewesen. Er - der Beschwerdeführer - habe gewusst, dass A._ bewaffnet gewesen sei und vor einer Schussabgabe nicht zurückgeschreckt sei. Die Aufforderung, nach draussen zu kommen, sei als Aufforderung zu einem Duell (mit geladenen Waffen) zu verstehen gewesen. Er sei körperlich und psychisch angeschlagen gewesen und habe sich in einer bedrohlichen Situation befunden. Seither leide er an einer posttraumatischen Belastungsstörung. Gestützt auf diesen ergänzten Sachverhalt sei die Schussabgabe das einzige zur Verfügung stehende Verteidigungsmittel gewesen, welches den Angriff mit Sicherheit sofort beenden konnte. Weiter bringt der Beschwerdeführer vor, die Aggression von A._ und dessen Aufforderung zum Duell seien völlig unbegründet gewesen. Der plötzliche Schlag mit dem Revolver auf den verletzten Kopf habe ihn in Aufregung versetzt und zur verteidigenden Schussabgabe geführt. Deshalb sei der Affekt entschuldbar.
4.5 4.5.1 Die Vorinstanz hat gestützt auf den ergänzten Sachverhalt die Angemessenheit der Notwehrhandlung neu beurteilt. Der Beschwerdeführer legt nicht rechtsgenügend dar, inwiefern die vorinstanzliche Sachverhaltsfeststellung Bundesrecht verletzt (Art. 106 Abs. 2 BGG). Deshalb handelt es sich beispielsweise beim Einwand des Beschwerdeführers, er habe die Aufforderung von A._ als Duell mit geladenen Waffen verstanden, nicht um eine erwiesene Tatsache. Darauf ist von vornherein nicht einzutreten.
4.5.2 Die Vorinstanz verletzt auch kein Bundesrecht, indem sie das Vorliegen einer rechtfertigenden Notwehr verneint. Bei der Beurteilung der Verhältnismässigkeit ist besondere Zurückhaltung bei der Verwendung von gefährlichen Werkzeugen zur Abwehr geboten, da deren Benutzung stets die Gefahr schwerer oder gar tödlicher Verletzungen mit sich bringt (BGE 107 IV 12 E. 3b S. 15). Die Vorinstanz hat zutreffend ausgeführt, wieso die Schussabgabe des Beschwerdeführers unverhältnismässig war. Auf ihre Erwägungen kann verwiesen werden (Art. 109 Abs. 3 BGG).
4.5.3 Im Falle eines Notwehrexzesses ist der Täter nur straflos, wenn der rechtswidrige Angriff allein oder doch vorwiegend die Aufregung oder die Bestürzung des Täters verursacht hat. Bei der Beurteilung der Entschuldbarkeit wird ein umso höherer Grad entschuldbarer Aufregung oder Bestürzung verlangt, je mehr die Reaktion des Täters den Angreifer verletzt oder gefährdet (BGE 102 IV 1 E. 3b S. 7). Die Vorinstanz hat ausführlich dargelegt, dass die Bestürzung des Beschwerdeführers bereits durch die Geschehnisse des ersten Clubaufenthaltes ausgelöst wurde. Wie sie zutreffend ausführt, hat der Beschwerdeführer die Tötung von A._ in Kauf genommen, weshalb ein strenger Massstab für die Entschuldbarkeit gilt. Vor diesem Hintergrund verletzt die Vorinstanz kein Bundesrecht, indem sie die Entschuldbarkeit des Notwehrexzesses verneint.
5. Der Beschwerdeführer rügt weiter eine Ermessensüberschreitung bei der Strafzumessung. Die Strafe von 41⁄2 Jahren sei zu hoch.
5.1 Der Richter misst die Strafe nach dem Verschulden des Täters zu; er berücksichtigt die Beweggründe, das Vorleben und die persönlichen Verhältnisse des Schuldigen (Art. 63 aStGB). Das Bundesgericht hat die Strafzumessungsgrundsätze und die an sie gestellten Anforderungen wiederholt dargelegt. Darauf kann verwiesen werden (BGE 134 IV 17 E. 2.1 S. 19 f.; 6B_112/2009 vom 16. Juli 2009 E. 3 je mit Hinweisen).
5.2 Das Bundesgericht hielt im Urteil 6B_15/2008 E. 3 folgendes fest:
"Wie der Beschwerdeführer zu Recht vorbringt, wertet die Vorinstanz bei der Tatkomponente die Art und Weise der Herbeiführung des Erfolges zu negativ und lässt entlastende Momente unberücksichtigt. Die Vorinstanz legt lediglich dar, was gegen den Beschwerdeführer spricht ... . Zudem ist ihr Hinweis, dem Beschwerdeführer wäre es "ein Leichtes gewesen, auf den Angriff von A._ anders zu reagieren", nicht ausreichend zur Begründung des massiven Notwehrexzesses. Selbst bei Bejahung eines solchen erweiterte sich der Strafrahmen nach unten (Art. 33 Abs. 2 Satz 1 i.V.m. Art. 66 aStGB). Wie die Vorinstanz ausführt, handelte der Beschwerdeführer ausserdem in Eventualvorsatz und sein Beweggrund war die Abwehr eines tätlichen Angriffs. Zusammenfassend erscheint unter den gegebenen Umständen eine Freiheitsstrafe von 6 Jahren als zu hoch. Die Vorinstanz hat zwar die entlastenden Umstände aufgeführt, diese aber zu wenig gewichtet, so dass das angefochtene Urteil überdies an einem inneren Widerspruch zwischen der Begründung und der ausgefällten Strafe leidet ..."
5.3 Die Vorinstanz führt aus, nach der Vorgabe des Bundesgerichts sei eine Strafreduktion zwingend. Zudem seien für die Strafzumessung die Verhältnisse ex nunc massgebend. Verschiedene Faktoren seien günstiger als zum Zeitpunkt des ersten oberinstanzlichen Urteils. So dürften dem Beschwerdeführer nach der neuen Rechtsprechung die entfernten Vorstrafen nicht mehr entgegengehalten werden, weshalb nur die Verurteilung vom 28. Februar 2001 negativ zu gewichten sei. Faktum bleibe hingegen, dass der Beschwerdeführer die tödlichen Schüsse während laufender Probezeit abgegeben habe. Aus dem Therapiebericht ergebe sich, dass er mittlerweile deliktsorientiert an sich arbeite und Opferempathie zeige. Zudem sei von einer leicht erhöhten Strafempfindlichkeit auszugehen. Weiter habe der Beschwerdeführer drei Einzahlungen auf das "Entschädigungskonto Frau Y.A._" getätigt. Obschon Einzahlungen auf ein eigenes Konto nicht als Wiedergutmachungszahlungen qualifiziert werden könnten, sei die Errichtung des Kontos positiv zu würdigen. Der Beschwerdeführer sei im Zeitpunkt der Schussabgabe nicht vermindert zurechnungsfähig gewesen. Die diagnostizierte posttraumatische Belastungsstörung sei definitionsgemäss erst als verzögerte Reaktion auf den Vorfall entstanden. Die günstigeren Faktoren in Verbindung mit der Anweisung zu einer Strafreduktion liessen eine Freiheitsstrafe von 41⁄2 Jahren als angemessen erscheinen (angefochtenes Urteil S. 38 ff.).
5.4 Der Beschwerdeführer bringt vor, die Vorinstanz habe erneut die zahlreichen entlastenden Faktoren zu wenig gewichtet. Insbesondere sei gemäss Art. 16 Abs. 1 StGB (Art. 33 Abs. 2 Satz 1 i.V.m. Art. 66 aStGB) eine Strafmilderung in beträchtlichem Ausmass vorzunehmen. Strafmindernd sei zu berücksichtigen, dass er ein Konto für die Familie A._ errichtet habe. Weiter habe die Vorinstanz zu Unrecht das Vorliegen einer verminderten Schuldfähigkeit verneint. Gemäss dem Therapiebericht habe die Bedrohungssituation, welche zur posttraumatischen Belastungsstörung führte, bereits im Zeitpunkt der Schussabgabe bestanden. Sämtliche Strafzumessungsfaktoren seien positiv zu gewichten. Im Falle eines Schuldspruches liege das Verschulden nahe bei entschuldbarem Notwehrexzess und bei Fahrlässigkeit, weshalb es nicht schwer wiege. Eine bedingte Freiheitsstrafe von nicht mehr als zwei Jahren sei angemessen.
5.5 Die Vorinstanz zieht die verbindlichen Erwägungen des Bundesgerichts betreffend Art und Weise der Herbeiführung des Erfolges, erweiterter Strafrahmen aufgrund Notwehrexzess, Eventualvorsatz sowie Beweggrund des Beschwerdeführers bei der neuen Festsetzung der Strafe ein. Bei den Täterkomponenten stellt sie zutreffend auf die Verhältnisse zum Zeitpunkt der Urteilsfällung ab (vgl. Urteil 6S.348/2004 vom 20. Januar 2005 E. 4.2). Bei den Zahlungen des Beschwerdeführers auf sein eigenes Konto handelt es sich nicht um Wiedergutmachungszahlungen. Die Vorinstanz würdigt jedoch die Einrichtung des Kontos als positives Verhalten des Beschwerdeführers. Schliesslich unterliegt der vom Beschwerdeführer genannte Therapiebericht zur posttraumatischen Belastungsstörung der freien Beweiswürdigung. Die Vorinstanz verletzt kein Bundesrecht, indem sie nicht von einer verminderten Schuldfähigkeit ausgeht.
Zusammengefasst berücksichtigt die Vorinstanz alle wesentlichen Strafzumessungsfaktoren und gewichtet sie in nicht zu beanstandender Weise. Die Strafe liegt im Rahmen ihres Ermessens. Die Rüge des Beschwerdeführers erweist sich als unbegründet.
6. Somit ist die Beschwerde abzuweisen, soweit darauf einzutreten ist. Bei diesem Ausgang des Verfahrens sind die Gerichtskosten dem Beschwerdeführer aufzuerlegen (Art. 66 Abs. 1 BGG). Die Rechtsbegehren des Beschwerdeführers erschienen von vornherein aussichtslos, weshalb sein Ersuchen um unentgeltliche Rechtspflege und Verbeiständung abzuweisen ist. Seiner finanziellen Lage ist mit herabgesetzten Gerichtskosten Rechnung zu tragen (Art. 65 Abs. 2 BGG).
Demnach erkennt das Bundesgericht:
1. Die Beschwerde wird abgewiesen, soweit darauf einzutreten ist.
2. Das Gesuch um unentgeltliche Rechtspflege wird abgewiesen.
3. Die Gerichtskosten von Fr. 1'600.-- werden dem Beschwerdeführer auferlegt.
4. Dieses Urteil wird den Parteien und dem Obergericht des Kantons Bern, 1. Strafkammer, schriftlich mitgeteilt.
Lausanne, 5. November 2009
Im Namen der Strafrechtlichen Abteilung
des Schweizerischen Bundesgerichts
Der Präsident: Die Gerichtsschreiberin:
Favre Binz