Sachverhalt:
A. Am 23. November 2010, ab ca. 17.00 Uhr, kam es zwischen X._ und seiner damaligen Ehefrau A._ in der ehelichen Wohnung in Dübendorf zu einer verbalen Streitigkeit über die gemeinsame Gestaltung des Geburtstagsabends der Ehefrau. Diese dauerte längere Zeit an, steigerte sich zunehmend in der Intensität und entwickelte sich schliesslich zu einer tätlichen Auseinandersetzung. In deren Verlauf packte X._ seine Ehefrau am Hals, würgte sie mehrmals und fügte ihr mit einem kleinen Schäl- bzw. Küchenmesser insgesamt 18 Stichwunden, insbesondere im Bauch- und Brustbereich mit Verletzung des Dickdarms, und seiner im ehelichen Haushalt lebenden Stieftochter B._ fünf Stichverletzungen im Bereich des Bauches mit Verletzung der Leber zu. Bei beiden Geschädigten entstand eine konkrete und unmittelbare Lebensgefahr.
B. Das Bezirksgericht Uster erklärte X._ mit Urteil vom 15. Dezember 2011 der mehrfachen versuchten vorsätzlichen Tötung im Sinne von Art. 111 StGB in Verbindung mit Art. 22 Abs. 1 StGB schuldig und verurteilte ihn zu einer Freiheitsstrafe von 13 Jahren, unter Anrechnung der ausgestandenen Untersuchungshaft und dem vorzeitigen Strafvollzug. Ferner verpflichtete es ihn, den Opfern eine Genugtuung von Fr. 30'000.-- bzw. Fr. 20'000.--, zuzüglich 5 % Zins seit 23. November 2010 zu bezahlen. Zudem entschied es über die Schadenersatzforderungen und die Einziehung der beschlagnahmten Gegenstände.
Auf Berufung des Beurteilten und Anschlussberufung der Staatsanwaltschaft hin bestätigte das Obergericht des Kantons Zürich am 11. Oktober 2012 das erstinstanzliche Urteil, soweit es nicht in Rechtskraft erwachsen war, im Schuldpunkt sowie hinsichtlich der zugesprochenen Genugtuung und erhöhte die Freiheitsstrafe auf 16 Jahre, unter Anrechnung von 689 Tagen Untersuchungshaft bzw. vorzeitigem Strafvollzug.
C. X._ führt Beschwerde in Strafsachen beim Bundesgericht, mit der er beantragt, das angefochtene Urteil sei aufzuheben und die Sache zur Neubeurteilung an die Vorinstanz zurückzuweisen. Eventualiter sei er in Aufhebung des angefochtenen Urteils des mehrfachen versuchten Totschlags schuldig zu sprechen und mit einer Freiheitsstrafe von maximal vier Jahren zu bestrafen, unter Anrechnung der ausgestandenen Untersuchungshaft und des vorzeitigen Strafvollzuges. Ferner sei er zu verpflichten, den Opfern je eine Genugtuung zuzusprechen, bei deren Bemessen dem Mitverschulden der Privatklägerinnen angemessen Rechnung zu tragen sei. Schliesslich ersucht er um Gewährung der unentgeltlichen Rechtspflege.
Erwägungen:
1. 1.1 Der Beschwerdeführer macht zunächst geltend, die (Haft)-Einvernahme vom 25. November 2010 durch den Staatsanwalt sei ohne Beisein eines Rechtsbeistandes erfolgt, obwohl bereits im damaligen Zeitpunkt offenkundig ein Fall notwendiger Verteidigung im Sinne von § 11 Abs. 2 Ziff. 3 StPO/ZH vorgelegen habe. Seine anlässlich dieser Einvernahme gemachten Aussagen hätten daher nicht verwertet werden dürfen. Trotzdem habe sich die Vorinstanz entgegen einer gefestigten kantonalen Rechtsprechung auf diese Aussagen gestützt und in verschiedener Hinsicht Widersprüche und Differenzen festgestellt, so dass sie zum Schluss gekommen sei, seine Aussagen seien für sich allein betrachtet nicht glaubhaft (Beschwerde S. 6 ff.).
1.2 Die Vorinstanz führt aus, der Beschwerdeführer sei am 24. November 2010, einen Tag nach dem Vorfall, erstmals durch die Polizei befragt und auf seine Rechte, insbesondere auf das Recht, sich jederzeit einen Verteidiger zu bestellen und die Aussage zu verweigern, hingewiesen worden. Daraufhin habe er erklärt, dass er sich ohne anwaltliche Vertretung nicht zur Sache äussern wolle (Untersuchungsakten Urk. 4/1 S. 1 f.). Bei der Hafteinvernahme vom folgenden Tag habe er sich, nachdem er erneut auf seine Rechte hingewiesen worden sei, dazu entschieden auszusagen (Untersuchungsakten Urk. 4/2). Am 29. November 2010 sei dem Beschwerdeführer eine amtliche Verteidigung bestellt worden (Untersuchungsakten Urk. 13/2). In der Folge hätten die Einvernahmen des Beschwerdeführers jeweils in Anwesenheit seines Rechtsbeistandes stattgefunden (Untersuchungsakten Urk. 4/3-4 und 5/3-4). Da ein Tötungsdelikt in Frage gestanden habe, sei von Beginn weg klar gewesen, dass es sich um einen Fall amtlicher Verteidigung gehandelt habe. Doch sei im vorliegenden Haftfall eine zeitlich dringliche Komponente hinzugekommen. Nach dem zürcherischen Strafprozessrecht habe im polizeilichen Ermittlungsverfahren kein generelles Teilnahmerecht der Verteidigung bestanden. Der Beschwerdeführer sei jeweils korrekt auf seine Rechte hingewiesen worden und nach der ersten einlässlichen Hafteinvernahme sei ihm ein Rechtsbeistand zur Seite gestellt worden. Die Hafteinvernahme vom 25. November 2010 sei somit in Einklang mit den damals geltenden gesetzlichen Bestimmungen erfolgt. Im Übrigen habe der Beschwerdeführer später in Anwesenheit seines amtlichen Verteidigers sämtliche früheren Aussagen als richtig bestätigt, obwohl er ausdrücklich auf die Möglichkeit hingewiesen worden sei, diese zu korrigieren oder zu ergänzen (angefochtenes Urteil S. 7 f.).
1.3 Nach der früheren Regelung von § 11 Abs. 2 StPO/ZH musste der Angeschuldigte u.a. dann durch einen Verteidiger verbeiständet sein, wenn gegen ihn eine Freiheitsstrafe von mehr als einem Jahr oder eine freiheitsentziehende Massnahme im Sinne des Strafgesetzbuches beantragt war oder in Aussicht stand (Ziff. 3) oder sich die Untersuchung auf Straftaten bezog, deren Beurteilung dem Geschworenengericht oder erstinstanzlich dem Obergericht zustand (Ziff. 4). Gemäss § 17 Abs. 2 StPO/ZH hat der Untersuchungsbeamte dem Verteidiger Gelegenheit zu geben, an den Einvernahmen des Angeschuldigten teilzunehmen, wenn dieser es verlangt und der Zweck der Untersuchung dadurch nicht gefährdet wird. Im Kanton zugelassene Rechtsanwälte sind zur Einvernahme stets zuzulassen, sobald der Angeschuldigte vor dem Untersuchungsbeamten erstmals einlässlich ausgesagt hat oder sich seit 14 Tagen in Haft befindet.
Nach der Rechtsprechung der Zürcher Gerichte sind Aussagen, welche ein Angeschuldigter ohne Anwesenheit eines Verteidigers gemacht hat, obschon in jenem Zeitpunkt ein Fall notwendiger Verteidigung bestand, nicht verwertbar, sofern sich der Angeschuldigte selber belastet. Dies gilt auch dann, wenn ihm diese nachträglich nochmals vorgehalten werden und er dazu Stellung nehmen kann. An der Unverwertbarkeit der Aussagen ändert nichts, dass der Beschuldigte zu Beginn der Einvernahme auf sein Aussageverweigerungsrecht sowie das Recht auf Beizug eines Verteidigers hingewiesen worden ist und er im Wissen darum bereit war, Aussagen zu machen (Beschluss des Kassationsgerichts Zürich vom 23. März 2012, AC110014, E. III. 2.3 [Beschwerdebeilage 3] und vom 19.4.2012, AC110008, E. V. 3.3 f.; Obergericht Zürich vom 30.10.2009 E. 2.2.2 in: ZR 109/2010 Nr. 18; NIKLAUS SCHMID, Strafprozessrecht, 4. Aufl., Zürich 2004, N 494 auf S. 161).
1.4 Die Anwendung einfachen kantonalen Rechts ist gemäss Art. 95 BGG von der Überprüfung durch das Bundesgericht ausgenommen. Sie kann mit Beschwerde an das Bundesgericht nur gerügt werden, wenn geltend gemacht wird, sie verletze gleichzeitig das Willkürverbot von Art. 9 BV (BGE 138 I 225 E. 3.1). Dass einem Angeschuldigten der notwendige Verteidiger erst im Zeitpunkt der zweiten untersuchungsrichterlichen Einvernahme beigegeben wird, stellt nach der Rechtsprechung keine Verletzung von Art. 6 Ziff. 1 EMRK bzw. Art. 29 Abs. 1 BV dar (Urteil des Bundesgerichts 6P.65/2004 vom 3.7.2004 E. 3.4).
1.5 Der Beschwerdeführer wurde am 24. November 2010 von der Kantonspolizei Zürich als Angeschuldigter befragt, wobei er sich ohne anwaltliche Vertretung nicht zur Sache äussern wollte (Untersuchungsakten act. 4/1). Am 25. November 2010 wurde er von der Staatsanwaltschaft ein weiteres Mal einvernommen. Nach dem Hinweis darauf, dass er jederzeit einen Verteidiger bestellen und die Aussage verweigern könne, beantwortete er die gestellten Fragen. Die Hafteinvernahme erfolgte ohne anwaltlichen Beistand. Darin schilderte der Beschwerdeführer den Vorfall, wie er aus seiner Sicht stattgefunden hatte. Namentlich berichtete er, wie er von der Ehefrau als "Hund" beschimpft, von der Tochter an der Nase gepackt und hernach von der Ehefrau mit dem Küchenmesser am Oberarm verletzt worden sei. Daraufhin habe er ihr das Messer entwinden können und seinerseits auf sie eingestochen. In den weiteren Einvernahmen durch die Staatsanwaltschaft vom 27. Januar und 1. Juni 2011, welche im Beisein seines Verteidigers erfolgten, sowie in den Hauptverhandlungen vor den kantonalen Instanzen sagte der Beschwerdeführer in Bezug auf den Umstand, dass er zuerst von der Ehefrau mit dem Messer verletzt worden sei, im Wesentlichen gleich aus (vgl. auch erstinstanzliches Urteil S. 11 ff.; angefochtenes Urteil S. 21 ff.).
Bei dieser Sachlage ist nicht erkennbar, inwieweit sich für den Beschwerdeführer nachteilig auswirken soll, wenn die Vorinstanz auch die Aussagen anlässlich der ersten Einvernahme berücksichtigt. Dies gilt umso mehr, als sich auch der Beschwerdeführer selbst in seiner Beschwerde darauf beruft (vgl. Beschwerde S. 31). Unter diesen Umständen kann offen bleiben, ob die Anwendung kantonalen Rechts durch die Vorinstanz als schlechterdings unhaltbar zu qualifizieren ist.
2. 2.1 Im Weiteren wendet sich der Beschwerdeführer ausschliesslich gegen die Feststellung des Sachverhalts. Er macht geltend, seine Ehefrau habe das Küchenmesser als erste behändigt. Die Stieftochter habe sich daraufhin eingemischt und ihm die Nase verdreht, worauf die Ehefrau ihn mit dem Messer an der rechten Ellenbeuge verletzt habe. Im Anschluss daran habe er in einer eigentlichen Kurzschlussreaktion der Ehefrau das Messer entwunden und - überwältigt von der Situation und aufgrund des vorgängigen Alkoholkonsums enthemmt - unkontrolliert auf sie und die Stieftochter eingestochen. Er habe nie die Absicht gehabt, die Frauen zu töten. Der Ehefrau und der Stieftochter sei bei der Auseinandersetzung auf jeden Fall eine weit aktivere Rolle zugekommen als die Vorinstanz annehme (Beschwerde S. 6; vgl. auch angefochtenes Urteil S. 9 f.).
Im Einzelnen beanstandet der Beschwerdeführer, die kantonalen Instanzen stützten sich vollumfänglich auf die Schilderungen der Geschädigten, während sie seine eigenen Aussagen insgesamt als unglaubhaft qualifizierten. Dabei liessen sie zahlreiche Widersprüche in den Aussagen der Geschädigten und deren Unvereinbarkeit mit den übrigen Beweismitteln ausser Acht und wichen in entscheidenden Punkten ohne Begründung davon ab. So würden die unbestrittenermassen von ihm selbst erlittenen Verletzungen in der Anklageschrift nicht erwähnt. Zudem habe keine der beiden Geschädigten den Sachverhalt so geschildert, wie er in der Anklageschrift umschrieben werde. Die Anklageschrift stelle vielmehr eine Kombination der in verschiedener Hinsicht voneinander abweichenden Darstellungen der Geschädigten dar. Auch die Vorinstanz weiche in entscheidenden Punkten und ohne entsprechende Begründung von den Aussagen der Geschädigten ab (Beschwerde S. 12, 24 ff.).
2.2 Die Vorinstanz erachtet die Aussagen der Geschädigten insgesamt als glaubhaft. In Bezug auf die Aussagen der Ehefrau des Beschwerdeführers nimmt sie in Übereinstimmung mit der ersten Instanz an, jene habe sowohl in der Untersuchung als auch an der Hauptverhandlung weitestgehend beständig, detailreich, lebendig und bildhaft, zugleich aber auch differenziert und zurückhaltend ausgesagt. Die sehr plastische Wiedergabe des Tatablaufs werde durch die geringfügigen Abweichungen in ihren Aussagen nicht beeinträchtigt, zumal zwischen den einzelnen Einvernahmen eine grössere Zeitspanne von mehreren Wochen bzw. Monaten liege, die geprägt von Operationen, Komplikationen, Schmerzen, Ängsten und wohl auch von Versuchen, zu vergessen und Distanz zu gewinnen, geprägt gewesen seien (angefochtenes Urteil S. 14 ff.). Hinsichtlich der Aussagen der Stieftochter nimmt die Vorinstanz an, diese untermauerten die Darstellung der Ehefrau in allen zentralen Punkten. Sie seien detailliert, in sich stimmig, widerspruchsfrei und spiegelten anschaulich das Geschehen am Tatabend (angefochtenes Urteil S. 19 ff.).
Demgegenüber erachtet die Vorinstanz die Aussagen des Beschwerdeführers aufgrund der inkonsistenten Darlegungen zum Beweggrund seines Handelns, der augenfällig zunehmenden Flucht in fehlende Erinnerung sowie aufgrund verschiedener Widersprüche als unglaubhaft. Bei gesamthafter Betrachtung verblieben keinerlei vernünftige Zweifel, dass sich der Tathergang im Wesentlichen so ereignet habe, wie er von den Geschädigten geschildert worden und wie er in die Anklageschrift eingeflossen sei (angefochtenes Urteil S. 21 ff.).
In Bezug auf die vom Beschwerdeführer am Oberarm erlittene Stichverletzung gelangt die Vorinstanz zum Schluss, es sei unbestritten, dass im Zuge des Kerngeschehens ein heftiges Gerangel zwischen dem Beschwerdeführer und seiner Ehefrau stattgefunden habe, wobei das Messer im Spiel gewesen sei. Es sei ebenso lebensnah wie nachvollziehbar, dass sich die Geschädigte nach ihren Möglichkeiten zu wehren versucht habe. Nicht nur die Stichverletzung am Oberarm, sondern sämtliche Verletzungen des Beschwerdeführers, wie die Kratzspuren, Hautabschürfungen, Hautunterblutungen und Hautrötungen, liessen sich fraglos mit diesem Gerangel in Einklang bringen. Es sei durchaus denkbar, dass der Beschwerdeführer dabei die Herrschaft über das Messer verloren habe und durch dieses an der Ellenbeuge verletzt worden sei. Im Übrigen habe der Beschwerdeführer nebst oberflächlichen Hautabschürfungen keinerlei Schnittverletzungen an seinen beiden Händen, insbesondere den Handflächen, davon getragen, was umso mehr erstaune, als er nach seiner Darstellung nach der Klinge des Messer gegriffen habe, um es seiner Ehefrau wegzunehmen. Dabei wären indes naturgemäss entsprechende Verletzungen zu erwarten gewesen (angefochtenes Urteil S. 33 f.).
2.3 Gemäss Art. 97 Abs. 1 BGG kann die Feststellung des Sachverhalts durch die Vorinstanz nur gerügt werden, wenn sie offensichtlich unrichtig, d.h. willkürlich ist oder auf einer Verletzung von schweizerischem Recht im Sinne von Art. 95 BGG beruht. Die Rüge der willkürlichen Feststellung des Sachverhalts prüft das Bundesgericht gemäss Art. 106 Abs. 2 BGG nur insoweit, als sie in der Beschwerde explizit vorgebracht und substantiiert begründet worden ist. In der Beschwerde muss im Einzelnen dargelegt werden, inwiefern der angefochtene Entscheid an einem qualifizierten und offensichtlichen Mangel leidet. Auf eine bloss appellatorische Kritik am angefochtenen Urteil tritt das Bundesgericht nicht ein (BGE 138 I 171 E. 1.4; 136 II 489 E. 2.8; 133 IV 286 E. 1.4; je mit Hinweisen).
Art. 9 BV gewährleistet den Anspruch darauf, von den staatlichen Organen ohne Willkür behandelt zu werden. Auf dem Gebiet der Beweiswürdigung steht den kantonalen Instanzen ein weiter Spielraum des Ermessens zu. Nach ständiger Rechtsprechung genügt für die Annahme von Willkür nicht, wenn eine andere Lösung oder Würdigung vertretbar erscheint oder gar vorzuziehen ist. Willkür liegt nur vor, wenn der angefochtene Entscheid auf einer schlechterdings unhaltbaren Beweiswürdigung beruht, d.h. wenn die Behörde in ihrem Entscheid von Tatsachen ausgeht, die mit der tatsächlichen Situation in klarem Widerspruch stehen oder auf einem offenkundigen Fehler beruhen. Dabei genügt es nicht, wenn sich der angefochtene Entscheid lediglich in der Begründung als unhaltbar erweist; eine Aufhebung rechtfertigt sich erst, wenn er auch im Ergebnis verfassungswidrig ist (BGE 138 I 49 E. 7.1 und 305 E. 4.3; 138 V 74 E. 7; je mit Hinweisen).
2.4 Die Vorinstanz stützt sich im Wesentlichen auf die Aussagen der Ehefrau des Beschwerdeführers. Dass diese den Tatablauf mehr oder weniger gleichbleibend geschildert hat, und sowohl sie als auch die Stieftochter - insbesondere in Bezug auf das Nebengeschehen - weitestgehend detailliert, sachlich, differenziert und zurückhaltend ausgesagt haben, räumt auch der Beschwerdeführer ein (Beschwerde S. 25, 28 und 35). Er rügt aber, die Aussagen der Stieftochter liessen sich in verschiedenen Punkten mit denjenigen ihrer Mutter nicht in Übereinstimmung bringen, so dass sich das Kerngeschehen gestützt auf deren Bekundungen nicht verlässlich und in rechtsgenügender Weise rekonstruieren lasse. Zudem stimme das im Gutachten des Instituts für Rechtsmedizin der Universität Zürich (vgl. Untersuchungsakten act. 7/5) festgestellte Verletzungsbild mit seiner Darstellung überein (Beschwerde S. 24 ff.).
Was der Beschwerdeführer gegen die Beweiswürdigung der Vorinstanz einwendet, genügt für den Nachweis von Willkür nicht. Der Beschwerdeführer beschränkt sich im Wesentlichen darauf, die Aussagen der Tatbeteiligten zusammenzufassen und darzulegen, wie seiner Auffassung nach die vorhandenen Beweise richtigerweise zu würdigen gewesen wären. Er hätte indes vielmehr dartun müssen, inwiefern die Feststellungen der Vorinstanz offensichtlich unhaltbar seien und die vorhandenen Beweise andere Schlussfolgerungen geradezu aufdrängten. Dies lässt seine Beschwerde weitgehend vermissen. Im Übrigen mag zutreffen, dass die Schilderung des Geschehens durch die beiden Geschädigten nicht in jeder Hinsicht lückenlos und stimmig erscheint. Doch drängt der Umstand, dass sich aufgrund der verschiedenen Aussagen der Beteiligten nicht mit letzter Sicherheit klären lässt, woher die Verletzungen des Beschwerdeführers, namentlich die Stichverletzung im Oberarm, herrühren und auf welche Weise sie ihm beigebracht worden sind, nicht zwingend den Schluss auf, die Ehefrau habe das Messer als erste in Händen gehalten und habe dem Beschwerdeführer die Verletzungen zu Beginn der Auseinandersetzung zugefügt, so dass der Streit eskaliert und eine gewaltsame Gegenreaktion des Beschwerdeführers geradezu provoziert worden sei. Es ist denn auch nicht ersichtlich, dass die Abweichungen in den Aussagen der Geschädigten derart gravierend wären, dass als unhaltbar erschiene, auf diese abzustellen. Dies gilt umso mehr, als die Vorinstanz zutreffend erkennt, dass sich die Darstellung des Geschehens, wie es der Beschwerdeführer schildert, in weit stärkerem Masse zu Zweifeln Anlass gibt. Die Vorinstanz führt zu Recht aus, dass Verwechslungen oder verblasste Erinnerungen zu Details die Glaubhaftigkeit der Aussagen der Geschädigten nicht beeinflussen. Darüber hinaus sind geringfügige Abweichungen in den Berichten der beiden Geschädigten ohne weiteres damit erklärbar, dass sie sich während des Vorfalls nur teilweise im selben Raum befanden, das dynamische Tatgeschehen aus unterschiedlichen Blickwinkeln wahrnahmen und beide verletzt und von Schrecken erfüllt waren (angefochtenes Urteil S. 20). Insgesamt erscheint die Annahme der Vorinstanz, die Messerattacken seien vom Beschwerdeführer ausgegangen und dieser habe sich die Verletzungen im Laufe des Gerangels zugezogen, jedenfalls nicht als schlechterdings unhaltbar.
Bei diesem Ergebnis entfällt die Grundlage für die Würdigung des Sachverhalts als mehrfachen versuchten Totschlag, die der Beschwerdeführer eventualiter für den Fall beantragt, dass das Bundesgericht die Beschwerde gutheissen und einen reformatorischen Entscheid fällen sollte (Beschwerde S. 38 f.).
Die Beschwerde erweist sich als unbegründet, soweit sie den Begründungsanforderungen genügt.
3. Die Beschwerde ist abzuweisen, soweit auf sie einzutreten ist. Bei diesem Ausgang trägt der Beschwerdeführer die Kosten des bundesgerichtlichen Verfahrens (Art. 66 Abs. 1 BGG). Da sein Rechtsbegehren von vornherein als aussichtslos (vgl. BGE 138 III 217 E. 2.2.4) erschien, ist sein Gesuch um unentgeltliche Rechtspflege abzuweisen (Art. 64 Abs. 1 BGG). Seinen eingeschränkten finanziellen Verhältnissen kann bei der Festsetzung der Gerichtsgebühr Rechnung getragen werden (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. 800.-- werden dem Beschwerdeführer auferlegt.
4. Dieses Urteil wird den Parteien und dem Obergericht des Kantons Zürich, I. Strafkammer, schriftlich mitgeteilt.
Lausanne, 10. Mai 2013
Im Namen der Strafrechtlichen Abteilung
des Schweizerischen Bundesgerichts
Der Präsident: Mathys
Der Gerichtsschreiber: Boog