Sachverhalt:
A. Die X._ Beteiligungen AG mit Sitz in Zürich ist eine Subholding der X._ Holding AG; sie bezweckt das Halten und Verwalten von Beteiligungen. Mit öffentlichem Übernahmeangebot vom 15. Januar 2008 kündigte die X._ Holding AG ihre Absicht an, die Y._ AG vollständig zu übernehmen und deren Aktivitäten in einen neu gegründeten Anlagefonds nach luxemburgischem Recht zu überführen. Die Y._ AG war eine börsenkotierte Investmentgesellschaft, deren Geschäftstätigkeit in der Beteiligung an führenden Unternehmen aus dem Bereich der Medizinaltechnik bestand.
Den bisherigen Aktionären der Y._ AG wurden Anteile des neu gegründeten luxemburgischen Anlagefonds gegen ihre Aktien im Tausch angeboten. Im März 2008 konnte dieses Übernahmeangebot erfolgreich abgeschlossen werden und erwarb der luxemburgische Anlagefonds sämtliche Anlagen der Y._ AG, die damit nur noch über flüssige Mittel verfügte. In der Folge wurde die Y._ AG in X._ Invest AG umbenannt, und am 28. November 2008 fusionierte sie mit der X._ Beteiligungen AG als Schwestergesellschaft per 30. Juni 2008.
Im Sommer 2009 übernahm die X._ Beteiligungen AG im Rahmen eines öffentlichen Übernahmeangebots sämtliche Aktien der Z._ AG, wofür sie unter anderem die aus der Fusion mit der X._ Invest AG erhaltenen liquiden Mittel einsetzte.
B. Für die Steuerperiode 2008 deklarierte die X._ Beteiligungen AG einen steuerbaren Reingewinn von Fr. 5'954'450.--, indem sie u.a. die Vorjahresverluste der X._ Invest AG im Betrag von Fr. 74'713'618.-- gewinnschmälernd abzog. Das kantonale Steueramt Zürich verweigerte der kantonal im Genuss des Holdingprivilegs stehenden und damit gewinnsteuerfreien X._ Beteiligungen AG diese Verlustverrechnung bei der direkten Bundessteuer und veranlagte sie am 9. März 2011 mit einem steuerbaren Reingewinn von Fr. 80'668'000.-- (bei einem Beteiligungsabzug von 14,711%) und einem Eigenkapital von Fr. 457'055'210.--.
C. Nach erfolglos gebliebenen Rechtsmitteln auf kantonaler Ebene hat die X._ Beteiligungen AG am 13. Juli 2012 Beschwerde in öffentlich-rechtlichen Angelegenheiten beim Bundesgericht eingereicht. Sie beantragt sinngemäss, das kantonal letztinstanzliche Urteil des Verwaltungsgerichts des Kantons Zürich vom 23. Mai 2011 aufzuheben und für die direkte Bundessteuer einen steuerbaren Gewinn von Fr. 5'954'450.-- sowie einen Beteiligungsabzug von 100% festzusetzen.
D. Das kantonale Steueramt Zürich, das Verwaltungsgericht des Kantons Zürich sowie die Eidgenössische Steuerverwaltung schliessen auf Abweisung der Beschwerde.
Erwägungen:
1. Die Beschwerde ist zulässig (vgl. Art. 82 BGG in Verbindung mit Art. 146 des Bundesgesetzes vom 14. Dezember 1990 über die direkte Bundessteuer [DBG, SR. 642.11]).
2. 2.1 Gegenstand der Gewinnsteuer der juristischen Person ist der Reingewinn (Art. 57 DBG). Vom Reingewinn der Steuerperiode (Art. 79 DBG) können Verluste aus sieben der Steuerperiode vorangegangenen Geschäftsjahren abgezogen werden, soweit sie bei der Berechnung des steuerbaren Reingewinns dieser Jahre nicht berücksichtigt werden konnten (Art. 67 Abs. 1 DBG). Was die Übernahme eines allfälligen Verlustvortrags (Art. 67 Abs. 1 DBG) betrifft, so enthalten das DBG und namentlich dessen Artikel 67 aber keine ausdrückliche Vorschrift (s. auch HANS JAKOB NOLD, Die zeitliche Bemessung des Gewinns im Unternehmungssteuerrecht, 1984, S. 303 ff., der daraus schliesst, dass die Berücksichtigung eines Verlustvortrags sich nicht auf das Gesetz stützen lässt). Sie ergibt sich zwar nicht direkt aus Art. 67 Abs. 1 DBG, wohl aber aus dem Grundsatz, dass ordentliche und ausserordentliche Verlustvorträge richtigerweise stets als Steuerbilanzpositionen vorzutragen (vgl. BERNHARD FELIX SCHÄRER, Verlustverrechnung von Kapitalgesellschaften im interkantonalen Doppelbesteuerungsrecht: Leistungsfähigkeitsprinzip und Schlechterstellungsverbot bei Aufwertungen und Sanierungen, S. 65) und dementsprechend aufgrund der allgemeinen Ordnung zur steuerneutralen Abwicklung von Fusionen zu berücksichtigen sind (vgl. Urteile 2C_351/2011 vom 4. Januar 2012 E. 2.1 und 2.3, StR 67/2012 188 m.w.H.; 2C_85/2012 vom 6. September 2012 E. 2.2). Die in die Verlustvortragsperiode (Art. 67 Abs. 1 DBG) fallenden Verluste der übertragenden Gesellschaft sind daher auch bei der übernehmenden Gesellschaft zu berücksichtigen.
2.2 Einer solchen Verlustverrechnung sind allerdings auch Grenzen gesetzt. Die steuerneutrale Übertragung verlangt dem Grundsatz nach, dass stille Reserven den bisherigen Vermögenswerten verhaftet bleiben. Der Verlustvortrag ist ebenfalls mit dem Unternehmen verknüpft, weshalb im Rahmen der Unternehmensumstrukturierung eine gewisse wirtschaftliche Kontinuität verlangt werden muss (StR 67/2012 188 E. 3.1). Da aber nach dem Fusionsgesetz selbst eine Gesellschaft in Liquidation sich als übertragende Gesellschaft an einer Fusion beteiligen kann, darf die steuerneutrale Übertragung der stillen Reserven und die Verlustverrechnung einer Gesellschaft nicht bereits deshalb verweigert werden, weil betriebliches oder Anlagevermögen verwertet worden ist. Es bedarf daher qualifizierter Voraussetzungen, um die Übertragung stiller Reserven bzw. die gesetzlich vorgesehene Verlustverrechnung ausnahmsweise nicht zuzulassen. Das ist namentlich der Fall, wenn keine sachlichen bzw. betriebswirtschaftlichen Gründe für die Umstrukturierung vorliegen, wobei die blosse Schaffung von Verlustverrechnungspotential nicht als solcher Grund zu qualifizieren ist (E. 3.2). Die Verlustverrechnung nach Art. 67 DBG steht überdies - wie generell jede Rechtsausübung - unter dem Vorbehalt des Missbrauchsverbots und ist namentlich ausgeschlossen, wo eine Steuerumgehung oder ein so genannter Mantelhandel vorliegt (E. 3.4; siehe auch die Besprechung dieses Urteils durch WALTER JAKOB/URS SCHÜPFER/JVO GRUNDER, Fusion mit umstrittener Verlustverrechnung im Konzern - Bundesgericht schafft Klarheit, ST 86 [2012], S. 265 ff. sowie den Kommentar in ZStP 21 S. 66 ff.; neuerdings die Urteile 2C_85/2012 vom 6. September 2012 E. 3 und 2C_834/2011 vom 6. Juli 2012 E. 6.2.2).
3. 3.1 In Anwendung dieser Praxis hat die Vorinstanz hier zutreffend Folgendes festgehalten: Aus dem Blickwinkel der X._-Gruppe mag es durchaus Sinn gemacht haben, die X._ Invest AG mit der Beschwerdeführerin zu fusionieren, um so die Gruppenstruktur zu vereinfachen. Die in der fusionierten Gesellschaft vorhandenen (flüssigen) Mittel gingen so auf die Beschwerdeführerin über. Damit lagen zwar Indizien vor, dass die Pflichtige aus der Umstrukturierung Profit gezogen hat, was aber wohl auf jede Schwesterfusion zutreffen dürfte. Darüber hinaus sind keine betriebswirtschaftlichen Gründe für die Fusion ersichtlich oder geltend gemacht. Indem von der X._ Invest AG lediglich und praktisch ausschliesslich Barmittel auf die Beschwerdeführerin übergingen, war eine minimale wirtschaftliche Kontinuität gar nicht möglich. Deshalb ist die Verlustverrechnung zu Recht verweigert worden.
3.2 Was die Beschwerdeführerin dagegen vorbringt, überzeugt nicht:
Zwar ist richtig, dass eine Vermögensverwaltungsgesellschaft wie jede andere Gesellschaft fusionieren darf. Die Verlustverrechnung ist hier denn auch nicht deshalb und von Vornherein ausgeschlossen worden, sondern aufgrund der konkreten Verhältnisse im Einzelfall; diese sprechen vorliegend gegen die Verlustanrechnung.
Die Beschwerdeführerin macht weiter geltend, dass die wirtschaftliche Kontinuität bei Vermögensverwaltungsgesellschaften immer gegeben sei, gehe doch das bestehende Vermögen stets über. Dem ist entgegenzuhalten, dass das bestehende Barvermögen hier wohl auf die Beschwerdeführerin überging, aber praktisch unverzüglich zum Erwerb anderer Vermögensanlagen eingesetzt wurde. Das mag wohl eine dynamische Vorgehensweise darstellen, beweist aber gerade, dass von einer wirtschaftlichen Kontinuität nicht die Rede sein kann. Könnte dieses Erfordernis schon durch die blosse Übertragung liquider Mittel erfüllt werden, so würde es jeglicher Substanz beraubt.
Die von der Beschwerdeführerin vorgebrachten - und von der Vorinstanz teilweise anerkannten - betriebswirtschaftlichen Gründe für die Fusion (Kosteneinsparungs- und Rationalisierungsgründe etc.) reichen hier nicht aus, um die wirtschaftliche Kontinuität darzutun und eine Verlustanrechnung sachlich zu rechtfertigen. Aus dem zitierten Urteil 2C_351/2011 vom 4. Januar 2012 ergibt sich - entgegen der Beschwerdeführerin - gerade nicht, dass eine solche Anrechnung hier gewährt werden müsste.
4. 4.1 Die Beschwerde erweist sich damit als unbegründet und ist abzuweisen.
4.2 Die Kosten des bundesgerichtlichen Verfahrens sind der Beschwerdeführerin aufzuerlegen (Art. 65 f. BGG). Eine Parteientschädigung ist nicht auszurichten (Art. 68 BGG).
Demnach erkennt das Bundesgericht:
1. Die Beschwerde wird abgewiesen.
2. Die Gerichtskosten von Fr. 30'000.-- werden der Beschwerdeführerin auferlegt.
3. Dieses Urteil wird der Beschwerdeführerin, dem Kantonalen Steueramt Zürich, dem Verwaltungsgericht des Kantons Zürich und der Eidgenössischen Steuerverwaltung schriftlich mitgeteilt.
Lausanne, 24. November 2012
Im Namen der II. öffentlich-rechtlichen Abteilung
des Schweizerischen Bundesgerichts
Der Präsident: Zünd
Der Gerichtsschreiber: Matter