Erwägungen:
1. Der 1981 geborene X._ ist Staatsangehöriger von Bangladesch und reiste am 25. September 2002 in die Schweiz ein, wo er ohne Erfolg um Asyl nachsuchte.
Am 19. April 2005 heiratete X._ eine acht Jahre ältere, drogenabhängige Schweizerin, worauf ihm eine Aufenthaltsbewilligung erteilt und einmalig verlängert wurde. Eine weitere Verlängerung der Aufenthaltsbewilligung wurde dagegen abgelehnt (letztinstanzlich vom Bundesgericht mit Urteil 2C_353/2009 vom 8. Juni 2009 bestätigt), da der Verdacht auf eine von Anfang an geplante Scheinehe bestand und sich X._ jedenfalls im Moment des Verlängerungsgesuchs in rechtsmissbräuchlicher Weise auf eine inhaltslose, nur noch formell bestehende Ehe berufen hatte. Am 5. Februar 2009 wurde die Ehe mit seiner ersten schweizerischen Ehefrau geschieden.
Am 29. Juni 2009, d.h. drei Wochen nach dem bundesgerichtlichen Urteil vom 8. Juni 2009, heiratete X._ eine 18 Jahre ältere, aus Thailand stammende schweizerische Staatsangehörige, weshalb ihm abermals eine Aufenthaltsbewilligung erteilt und einmalig verlängert wurde. Mit Verfügung vom 5. August 2011 widerrief das Migrationsamt des Kantons Zürich indes die Aufenthaltsbewilligung von X._, da es zum Schluss gelangt war, bei der (zweiten) Ehe des Betroffenen handle es sich um eine Scheinehe. Die von X._ ergriffenen kantonalen Rechtsmittel wurden von der Sicherheitsdirektion des Kantons Zürich (Rekursentscheid vom 3. Januar 2012) und vom Verwaltungsgericht des Kantons Zürich (Urteil vom 18. April 2012) abgewiesen.
2. Die von X._ beim Bundesgericht eingereichte Beschwerde in öffentlich-rechtlichen Angelegenheiten gegen das Urteil des Verwaltungsgerichts ist offensichtlich unbegründet, weshalb sie im vereinfachten Verfahren nach Art. 109 BGG mit summarischer Begründung und Verweis auf die vorinstanzlichen Erwägungen abzuweisen ist:
2.1 Nach Art. 62 lit. a AuG kann die Aufenthaltsbewilligung widerrufen werden, wenn der Ausländer oder sein Vertreter im Bewilligungsverfahren falsche Angaben macht oder wesentliche Tatsachen verschwiegen hat. Dies gilt unter anderem für den Fall, dass sich nachträglich Indizien ergeben, welche die Ehe, auf die sich der Ausländer für den Erhalt der Aufenthaltsbewilligung berufen hat, als Scheinehe oder als bloss aus fremdenpolizeilichen Gründen aufrechterhaltene Ehe erscheinen lassen (vgl. Urteil 2C_205/2010 vom 16. Juli 2010 E. 3.1). Der entsprechende Rechtsmissbrauch führt zum Erlöschen des Bewilligungsanspruchs (Art. 51 Abs. 1 lit. a AuG; vgl. Urteil 2C_273/2011 vom 5. Oktober 2011 E. 3.2 mit Hinweisen). Das Verwaltungsgericht hat die bundesgerichtliche Rechtsprechung betreffend Scheinehe und den diesbezüglichen Indizienbeweis zutreffend wiedergegeben (E. 3 des angefochtenen Entscheids).
2.2 Als Indizien für das Vorliegen einer Scheinehe benannten die kantonalen Behörden insbesondere das rechtsmissbräuchliche Vorgehen des Beschwerdeführers in Zusammenhang mit seiner ersten Eheschliessung, der kurze zeitliche Abstand zwischen dem bundesgerichtlichen Urteil vom 8. Juni 2009 und der zweiten Eheschliessung am 29. Juni 2009 sowie den ausgeprägten Altersunterschied zwischen den Ehegatten von 18 Jahren. Das Verwaltungsgericht führte weiter aus, dass die zweite Ehefrau des Beschwerdeführers nicht gut integriert und deren Wohn- und Erwerbssituation vor der Eheschliessung mit dem Beschwerdeführer unklar seien, was die Annahme begünstige, die Gattin sei die Ehe mit dem viel jüngeren Beschwerdeführer aus rein finanziellen Gründen eingegangen; dies werde auch durch den Umstand gestützt, dass inzwischen ihre Tochter aus erster Ehe samt Ehemann und Kind in die angeblich eheliche Zweizimmerwohnung - für deren Miete der Beschwerdeführer unbestrittenermassen alleine aufkomme - eingezogen sei. Ein polizeilicher Augenschein in dieser Wohnung habe sodann ergeben, dass sich dort nur wenige Kleider und keine persönlichen Hygieneartikel und Gegenstände des Beschwerdeführers befänden. Ferner könnten sich der Beschwerdeführer und seine Ehefrau nur unzureichend miteinander verständigen, zumal die Deutschkenntnisse beider Gatten schlecht seien und sie gemäss eigenen Angaben beide nur "ein wenig" Englisch sprechen, sich aber angeblich in deutscher Sprache unterhalten würden. Die Eheleute hätten zudem weder gemeinsame Hobbys noch gemeinsame Bekannte. Auffallend sei schliesslich auch, dass beide Gatten keinen Ehering tragen und diesbezüglich widersprüchliche Aussagen machen würden.
2.3 Soweit der Beschwerdeführer die Sachverhaltsfeststellungen des Verwaltungsgerichts bestreitet, beschränken sich seine Ausführungen auf die Wiederholung seiner abweichenden Meinung. Mit dieser bloss appellatorischen Kritik vermag der Beschwerdeführer keine offensichtliche Unrichtigkeit oder Willkür darzutun, sodass der von der Vorinstanz festgestellte Sachverhalt für das Bundesgericht verbindlich ist (Art. 105 i.V.m. Art. 97 Abs. 1 BGG; BGE 133 II 249 E. 1.2.2 S. 252; 133 III 393 E. 7.1 S. 398). Entgegen der Ansicht des Beschwerdeführers kann dem Verwaltungsgericht auch keine Verletzung des rechtlichen Gehörs (Art. 29 BV) vorgeworfen werden: Es hat die vom Beschwerdeführer vorgetragenen Argumente und die von ihm eingereichten Beweismittel - insbesondere die schriftlichen Bestätigungen der Nachbarn und des Hauswarts - pflichtgemäss geprüft und ist dabei in nachvollziehbarer Weise zum Schluss gelangt, dass diesen Vorbringen keine massgebliche Bedeutung zuzumessen ist. Bei dieser Sachlage durfte die Vorinstanz sodann in vorweggenommener (antizipierter) Beweiswürdigung annehmen, ihre Überzeugung würde durch weitere Beweiserhebungen, namentlich die mündliche Befragung der Nachbarn und des Hauswarts, nicht geändert.
2.4 Basierend auf dessen verbindlichen Sachverhaltsfeststellungen ist die Schlussfolgerung des Verwaltungsgerichts, der Beschwerdeführer sei eine Scheinehe eingegangen, ohne Weiteres rechtskonform. Daran ändert auch der Hinweis des Beschwerdeführers nichts, dass ihm das Migrationsamt eine Aufenthaltsbewilligung erteilt und diese verlängert habe, obwohl es sowohl vom Altersunterschied von 18 Jahren als auch von der Tatsache Kenntnis gehabt habe, dass ihm - dem Beschwerdeführer - vor der (zweiten) Eheschliessung die Ausweisung gedroht habe: Bei Erhalt von neuen Informationen (vorliegend etwa die Erkenntnisse des polizeilichen Augenscheins und von weiteren Befragungen) ist das Migrationsamt vielmehr verpflichtet, die Voraussetzungen für eine Bewilligungserteilung bzw. einen Bewilligungswiderruf erneut zu prüfen. Dabei hat es auch die ihm bereits bekannten Informationen in die neuerliche Beweiswürdigung miteinzubeziehen; von einem widersprüchlichen Verhalten der Behörde resp. von einem Verstoss gegen Treu und Glauben kann in diesem Zusammenhang keine Rede sein.
2.5 Sodann ist dem Beschwerdeführer eine Rückkehr nach Bangladesch auch zuzumuten: Er ist erst im Alter von 21 Jahren in die Schweiz eingereist und hält sich hier seit knapp zehn Jahren auf, und dies zeitweise illegal. Insgesamt verfügte er nur während rund vier Jahren über ein gefestigtes Aufenthaltsrecht. Der kinderlose Beschwerdeführer hat in der Schweiz keine Familienangehörigen, wohl aber in Bangladesch. Es ist davon auszugehen, dass er mit den Verhältnissen in seiner Heimat weiterhin bestens vertraut ist, zumal er auch nach seiner Einreise in die Schweiz regelmässig nach Bangladesch reiste, letztmals im Herbst 2010 und im Frühling 2011.
2.6 Nach dem Ausgeführten ist es nicht zu beanstanden, wenn die Vorinstanz die Aufenthaltsbewilligung des Beschwerdeführers widerrufen hat.
3. Entsprechend diesem Verfahrensausgang hat der Beschwerdeführer die bundesgerichtlichen Kosten zu tragen (Art. 66 Abs. 1 BGG). Da die Beschwerde von vornherein als aussichtslos erschien und die Bedürftigkeit des Beschwerdeführers nicht substantiiert aufgezeigt wurde, kann dem Gesuch um unentgeltliche Rechtspflege und Verbeiständung nicht entsprochen werden (Art. 64 Abs. 1 BGG e contrario).
Demnach erkennt das Bundesgericht:
1. Die Beschwerde wird abgewiesen.
2. Das Gesuch um unentgeltliche Rechtspflege und Verbeiständung wird abgewiesen.
3. Die Gerichtskosten von Fr. 2'000.-- werden dem Beschwerdeführer auferlegt.
4. Dieses Urteil wird den Verfahrensbeteiligten sowie dem Verwaltungsgericht des Kantons Zürich, 4. Kammer, und dem Bundesamt für Migration schriftlich mitgeteilt.
Lausanne, 18. Juli 2012
Im Namen der II. öffentlich-rechtlichen Abteilung
des Schweizerischen Bundesgerichts
Der Präsident: Zünd
Der Gerichtsschreiber: Zähndler