Sachverhalt:
A. B._ ist Inhaber und Geschäftsführer der Bauunternehmung C._ AG. Am 7. August 2007, um 13.05 Uhr, geschah auf einer Baustelle dieser Bauunternehmung in Kilchberg ein tödlicher Unfall. Der Bauführer A._ hatte angeordnet, dass der Bauarbeiter D._ und der Hilfsarbeiter E._ gemeinsam den Rückbau einer Baugrubenspriessung vornehmen. Am Unfalltag wollte D._ die Stahlträger von einem Kran wegheben lassen, nachdem er sie zuvor angeschnitten hatte. Während er sich entfernte, um den Kran zu besorgen, blieb E._ zurück. In der Folge begab sich dieser aus ungeklärten Gründen in die Baugrube, die sich unter den Stahlträgern befand. Dort wurde er von einem herabstürzenden Träger erschlagen.
B. Die Staatsanwaltschaft Limmattal/Albis eröffnete eine Strafuntersuchung wegen fahrlässiger Tötung gegen B._, A._ und D._. Mit Verfügung vom 5. Dezember 2008 wurde die Untersuchung eingestellt. Die Eltern des Verstorbenen, X._ und Y._, erhoben dagegen einen Rekurs, den das Obergericht des Kantons Zürich am 16. Juni 2009 abwies. Gegen diesen Entscheid führten die Eltern Beschwerde in Strafsachen. Das Bundesgericht hiess diese gut, hob den angefochtenen Entscheid auf und wies die Sache zu neuer Entscheidung an das Obergericht zurück (Urteil 6B_601/2009 vom 24. November 2009).
C. Am 18. August 2010 stellte die Staatsanwaltschaft Limmattal/Albis die Strafuntersuchung gegen D._ erneut ein, während sie gegen B._ und A._ Anklage erhob wegen fahrlässiger Tötung im Sinne von Art. 117 StGB. Der Einzelrichter in Strafsachen des Bezirksgerichts Horgen sprach B._ am 1. Dezember 2010 frei. Die dagegen erhobene Berufung der Eltern wies das Obergericht des Kantons Zürich am 15. März 2012 ab.
D. X._ und Y._ führen gegen das obergerichtliche Urteil Beschwerde in Strafsachen und beantragen, B._ sei anklagegemäss schuldig zu sprechen, angemessen zu bestrafen und zu verpflichten, Genugtuung und Schadenersatz zu bezahlen. Sie ersuchen um unentgeltliche Rechtspflege und Verbeiständung.
Erwägungen:
1. 1.1 Zur Beschwerde in Strafsachen ist nach Art. 81 Abs. 1 BGG berechtigt, wer vor der Vorinstanz am Verfahren teilgenommen oder keine Möglichkeit zur Teilnahme erhalten hat (lit. a) und ein rechtlich geschütztes Interesse an der Aufhebung oder Änderung des angefochtenen Entscheids hat (lit. b). Die Privatklägerschaft hat ein rechtlich geschütztes Interesse, wenn sich der angefochtene Entscheid auf die Beurteilung ihrer Zivilansprüche auswirken kann (Art. 81 Abs. 1 lit. b Ziff. 5 BGG).
1.2 Als Eltern des verstorbenen Opfers haben die Beschwerdeführer am kantonalen Verfahren teilgenommen. Der Freispruch des Beschwerdegegners 2 kann sich auf ihre Zivilansprüche auswirken (Art. 45 und Art. 47 OR). Auf ihre Beschwerde ist einzutreten.
2. 2.1 Die Beschwerdeführer rügen, der Beschwerdegegner 2 habe als Geschäftsführer der Bauunternehmung nicht dafür gesorgt, dass die Fähigkeiten der Mitarbeiter systematisch erfasst und neu eintretenden Kaderleuten mitgeteilt werden. Dadurch habe er das Risiko geschaffen, dass Mitarbeiter falsch eingeschätzt werden. So habe der Bauführer A._, der vor dem Unfall erst sechs Monate bei der Bauunternehmung gewesen sei, die Fähigkeiten des Bauarbeiters D._ überschätzt. Die Beschwerdeführer beanstanden die vorinstanzliche Schlussfolgerung, wonach die Organisation der Bauunternehmung den gesetzlichen Anforderungen genügt (Beschwerde S. 15-19).
2.2 Der Beschwerdegegner 2 sagte aus, die Befähigung der Mitarbeiter werde durch die zuständigen Bauführer geprüft und die daraus gewonnene Information werde weitergegeben. Gemäss der Vorinstanz wird diese Darstellung vom Bauarbeiter und weiteren Angestellten bestätigt (Entscheid S. 17). Die befragten Mitarbeiter hätten die Fähigkeiten des Bauarbeiters gekannt und seien sich einig gewesen, dass er für Baugrubenarbeiten kompetent sei. In diesem Sinne sei auch der neu eingetretene Bauführer informiert worden (Entscheid S. 18). Die Vorinstanz führt aus, die Bauunternehmung verfüge demnach über ein funktionierendes - mündliches - internes System zur Qualifikation der Mitarbeiter und zur Weitergabe der entsprechenden Informationen an die Kaderleute. Die Fähigkeiten der Mitarbeiter könnten durch deren Vorgesetzte anhand der persönlichen Erfahrungen aus konkreter Zusammenarbeit effizient und zeitnah beurteilt werden und liessen sich im persönlichen Gespräch detailliert und aktuell an neue Vorgesetzte weitergeben. Inwieweit eine alternative Qualifikationserfassung hierzu besser geeignet sein solle, sei nicht ersichtlich. Eine mangelnde systematische Erfassung und Weitergabe von Mitarbeiterqualifikationen könne dem Beschwerdegegner 2 deshalb nicht vorgeworfen werden (Entscheid S. 18 f.). Es lägen keine Anhaltspunkte vor, die erlauben würden, von eigentlichen Missständen in der Bauunternehmung zu sprechen (Entscheid S. 20). Zusammengefasst könne dem Beschwerdegegner 2 nicht vorgeworfen werden, er habe durch mangelnde Erfassung und Weitergabe der Qualifikationen das Risiko geschaffen, dass die Fähigkeiten eines Mitarbeiters im Betrieb falsch eingeschätzt worden seien (Entscheid S. 21 sowie S. 37).
2.3 Nach Art. 328 Abs. 2 OR hat der Arbeitgeber zum Schutz von Leben, Gesundheit und persönlicher Integrität der Arbeitnehmer die Massnahmen zu treffen, die nach der Erfahrung notwendig, nach dem Stand der Technik anwendbar und den Verhältnissen des Betriebs angemessen sind, soweit es mit Rücksicht auf das einzelne Arbeitsverhältnis und die Natur der Arbeitsleistung ihm billigerweise zugemutet werden kann. Gemäss Art. 82 Abs. 1 UVG ist der Arbeitgeber verpflichtet, zur Verhütung von Berufsunfällen alle Massnahmen zu treffen, die nach der Erfahrung notwendig, nach dem Stand der Technik anwendbar und den gegebenen Verhältnissen angemessen sind. Die Vorinstanz stellt verbindlich fest, dass in der Bauunternehmung des Beschwerdegegners 2 ein mündlicher Informationsfluss bestand, der es erlaubte, die Fähigkeiten der Arbeitnehmer einzuschätzen und die entsprechenden Informationen zu verbreiten. Es ist nicht ersichtlich, inwiefern damit Bundesrecht verletzt sein soll. Entgegen der Ansicht der Beschwerdeführer (Beschwerde S. 18 f.) müssen die Fähigkeiten der Mitarbeiter einer Bauunternehmung nicht schriftlich dokumentiert werden, solange auf andere Weise ein hinreichender Informationsfluss sichergestellt ist.
3. 3.1 Dem Beschwerdegegner 2 wird in der Anklageschrift vorgeworfen, er hätte für eine Stellvertretung sorgen müssen, nachdem der Bauführer am 6. August 2007 mit Krücken im Büro erschienen sei.
3.2 Die Vorinstanz erwägt, der Bauführer sei vom Arzt zu 100 % arbeitsunfähig geschrieben worden und habe an Krücken gehen müssen, nachdem er sich am Freitagabend bei einem Nichtbetriebsunfall verletzt habe. Dennoch sei er am Montagmorgen und am Dienstagmorgen mit dem Auto in den Betrieb gefahren, um dort Bürodienst zu verrichten. Unklar sei, ob er am Montag auch auf der Baustelle war (Entscheid S. 23 f.). Dem Beschwerdegegner 2 könne nicht vorgeworfen werden, er habe nicht für eine Stellvertretung gesorgt. Vielmehr hätte der Bauführer dies selber tun müssen. Denn er habe erklärt, er werde sich täglich um die Baustelle kümmern. Den Wunsch nach einer Stellvertretung habe er nie geäussert. Bei dieser Sachlage habe der Beschwerdegegner 2 darauf vertrauen dürfen, dass der Bauführer die Baustelle hinreichend überwachen werde. Auf das Vertrauensprinzip hätte sich der Beschwerdegegner 2 nur nicht mehr berufen dürfen, wenn er die Pflicht gehabt hätte, den Bauführer zu überwachen oder wenn konkrete Anzeichen bestanden hätten, dass der Bauführer die Baustelle entgegen seiner Mitteilung nicht überwachen würde. Beides müsse verneint werden. Vor diesem Hintergrund könne dem Beschwerdegegner 2 keine Sorgfaltspflichtverletzung vorgeworfen werden (Entscheid S. 24 f.).
3.3 Dass die Vorinstanz mit diesen Erwägungen Bundesrecht verletzt, ist nicht ersichtlich und wird von den Beschwerdeführern auch nicht geltend gemacht.
4. 4.1 Ein Schuldspruch wegen fahrlässiger Tötung im Sinne von Art. 117 StGB setzt voraus, dass der Täter eine Sorgfaltspflicht verletzt hat. Dem Beschwerdegegner 2 kann nicht vorgehalten werden, er sei seinen Sorgfaltspflichten nicht nachgekommen, weil er nicht dafür gesorgt habe, dass die Fähigkeiten der Mitarbeiter seiner Bauunternehmung erfasst und neu eintretenden Kaderleuten zur Kenntnis gebracht werden (vgl. E. 2 vorstehend). Auch muss er sich nicht vorwerfen lassen, er habe seine Sorgfaltspflicht verletzt, weil er keine Stellvertretung für den verletzten Bauführer aufgeboten hat (vgl. E. 3 vorstehend). Weitere Vorwürfe werden in der Anklage nicht erhoben (Entscheid S. 8-9; vgl. auch Anklageschrift der Staatsanwaltschaft Limmattal/Albis vom 18. August 2010, vorinstanzliche Akten act. 34 S. 2-4).
4.2 Der Beschwerdegegner 2 wurde zu Recht freigesprochen. Bei diesem Ausgang ist nicht mehr zu prüfen, ob die Vorinstanz in Willkür verfällt, wenn sie feststellt, der Bauarbeiter sei beim Rückbau der Stahlträger sorgfältig vorgegangen (vgl. Beschwerde S. 6-8) und für diese Arbeit hinreichend qualifiziert gewesen (vgl. Beschwerde S. 9-15).
5. Die Beschwerde ist abzuweisen, soweit darauf einzutreten ist. Das Gesuch um unentgeltliche Rechtspflege und Verbeiständung ist infolge Aussichtslosigkeit der Beschwerde abzuweisen (Art. 64 Abs. 1 BGG). Bei diesem Ausgang tragen die Beschwerdeführer die Kosten des bundesgerichtlichen Verfahrens (Art. 66 Abs. 1 Satz 1 BGG), wobei sie solidarisch haften. Ihrer finanziellen Lage ist bei der Festsetzung der Gerichtskosten Rechnung zu tragen (Art. 65 Abs. 2 BGG).
Dem Beschwerdegegner 2 ist keine Entschädigung zuzusprechen, da ihm im bundesgerichtlichen Verfahren keine Umtriebe entstanden sind.
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. 800.-- werden den Beschwerdeführern unter solidarischer Haftung auferlegt.
4. Dieses Urteil wird den Parteien und dem Obergericht des Kantons Zürich, II. Strafkammer, schriftlich mitgeteilt.
Lausanne, 8. Januar 2013
Im Namen der Strafrechtlichen Abteilung
des Schweizerischen Bundesgerichts
Der Präsident: Mathys
Die Gerichtsschreiberin: Unseld