Sachverhalt:
A. Die Eheleute A.X._ und B.X._ entführten in der Nacht vom 18. auf den 19. Oktober 2009 die damals gut zwei Monate alte C._ aus einem Kinderspital in Rumänien. Sie nahmen das Kleinkind mit zu sich in die Schweiz und gaben gegenüber Bekannten wahrheitswidrig an, es adoptiert zu haben. Unter Täuschung der Zivilstandsregisterbeamtin mittels Vorlage eines hinsichtlich des Kleinkindes falsch ausgefüllten Geburtsformulars bewirkten sie, dass C._ als ihr leibliches Kind im Zivilstandsregister von Uster eingetragen wurde.
Nach der Verhaftung von A.X._ und B.X._ wurde C._ vorübergehend in einer Pflegefamilie platziert und nach knapp achteinhalb Monaten wieder nach Rumänien gebracht.
B. Das Obergericht des Kantons Zürich verurteilte in Bestätigung des erstinstanzlichen Schuldspruchs A.X._ und B.X._ am 24. Mai 2012 wegen qualifizierter Freiheitsberaubung und Entführung sowie Erschleichung einer Falschbeurkundung zu Freiheitsstrafen von 36 respektive 24 Monaten (der erstinstanzliche Entscheid lautete auf Freiheitsstrafen von 33 respektive 24 Monaten). Auf die vom Bezirksgericht für A.X._ angeordnete ambulante Massnahme verzichtete es.
C. Die Oberstaatsanwaltschaft des Kantons Zürich führt Beschwerde in Strafsachen mit dem Antrag, das obergerichtliche Urteil wegen Verletzung von Art. 47 und 49 StGB aufzuheben und die Strafsache zu neuer Entscheidung an die Vorinstanz zurückzuweisen.
D. Das Obergericht hat auf eine Vernehmlassung verzichtet. A.X._ und B.X._ beantragen die Abweisung der Beschwerde, soweit darauf einzutreten sei.
Erwägungen:
1. Die Beschwerdeführerin wendet sich gegen die Strafzumessung und rügt eine Verletzung von Art. 47, 49 und 19 Abs. 2 StGB. Beide Freiheitsstrafen seien unverhältnismässig milde.
2. 2.1 Nach Art. 42 Abs. 2 BGG ist in der Begründung in gedrängter Form darzulegen, inwiefern der angefochtene Akt Recht verletzt. Die Begründung muss in der Beschwerdeschrift selbst erfolgen. Verweise auf andere Rechtsschriften, insbesondere im kantonalen Verfahren eingereichte, sind unbeachtlich (BGE 133 II 396 E. 3.1 S. 399 f.; 131 III 384 E. 2.3 S. 387 f.; je mit Hinweisen). Zudem muss sich der Beschwerdeführer wenigstens kurz mit den Erwägungen des angefochtenen Entscheids auseinandersetzen.
2.2 Soweit die Beschwerdegegner geltend machen, die Beschwerde sei nicht hinreichend substantiiert und die Beschwerdebegründung genüge nicht den gesetzlichen Anforderungen von Art. 42 Abs. 2 BGG, kann dem nicht gefolgt werden. Die Beschwerdeführerin setzt sich eingehend mit den Strafzumessungserwägungen des angefochtenen Urteils auseinander. Sie legt detailliert dar, warum ihrer Ansicht nach eine Überschreitung bzw. ein Missbrauch des sachrichterlichen Ermessens gegeben ist und warum die ausgesprochenen Freiheitsstrafen mit den von der Vorinstanz abstrakt richtig vorgenommenen Strafzumessungen nicht in Einklang zu bringen sind. Auf die Beschwerde ist einzutreten.
3. 3.1 Gemäss Art. 47 StGB ist das Strafmass individuell nach dem Verschulden des Täters im Rahmen des richterlichen Ermessens festzusetzen. Das Bundesgericht hat die Grundsätze der Strafzumessung nach Art. 47 ff. StGB wiederholt dargelegt (vgl. BGE 136 IV 55 E. 5.4 f. S. 59 f. mit Hinweisen).
3.2 War der Täter zur Zeit der Tat nur teilweise fähig, das Unrecht seiner Tat einzusehen oder gemäss dieser Einsicht zu handeln, so mildert das Gericht die Strafe (Art. 19 Abs. 2 StGB). Der Schuldvorwurf, der einem nur vermindert schuldfähigen Täter gemacht werden kann, ist verglichen mit einem voll schuldfähigen Täter geringer. Das Schuldprinzip verlangt deshalb, dass die Strafe für eine in verminderter Schuldfähigkeit begangene Tat niedriger sein muss, als wenn der Täter - unter sonst gleichen Umständen - voll schuldfähig gewesen wäre. Die mildere Strafe ergibt sich aus dem leichteren Verschulden (BGE 136 IV 55 E. 5.5 S. 59 f. mit Hinweisen).
Liegt eine Verminderung der Schuldfähigkeit vor, hat der Richter im Sinne einer nachvollziehbaren Strafzumessung in einem ersten Schritt aufgrund der tatsächlichen Feststellungen des Gutachters zu entscheiden, in welchem Umfang die Schuldfähigkeit des Täters in rechtlicher Hinsicht eingeschränkt ist und wie sich dies insgesamt auf die Einschätzung des Tatverschuldens auswirkt. Das Gesamtverschulden ist zu qualifizieren und mit Blick auf Art. 50 StGB im Urteil ausdrücklich zu benennen. In einem zweiten Schritt ist innerhalb des zur Verfügung stehenden Strafrahmens die (hypothetische) Strafe zu bestimmen, die diesem Verschulden entspricht. Die so ermittelte Strafe kann dann gegebenenfalls in einem dritten Schritt aufgrund wesentlicher Täterkomponenten verändert werden (a.a.O., E. 5.7 S. 62 f. mit Hinweisen).
3.3 Hat der Sachrichter im gleichen Verfahren zwei Mittäter zu beurteilen, so ist bei der Verschuldensbewertung mitzuberücksichtigen, in welchem gegenseitigen Verhältnis die Tatbeiträge zueinander stehen. Der Grundsatz der Gleichbehandlung und Gleichmässigkeit der Strafzumessung gebietet, dass sich jeder für den ihm zukommenden Anteil an der Unrechtmässigkeit der Tat zu verantworten hat. Der Grundsatz der Gleichmässigkeit ist verletzt, wenn es der Richter bei der Festlegung der einzelnen Strafen unterlässt, im Sinne einer Gesamtbetrachtung beide Strafzumessungen in Einklang zu bringen (BGE 135 IV 191 E. 3.2 S. 193 f.).
3.4 Es liegt im Ermessen des Sachrichters, in welchem Umfang er die verschiedenen Strafzumessungsfaktoren berücksichtigt. Das Bundesgericht greift auf Beschwerde in Strafsachen hin nur in die Strafzumessung ein, wenn die Vorinstanz den gesetzlichen Strafrahmen über- oder unterschritten hat, wenn sie von rechtlich nicht massgebenden Kriterien ausgegangen ist oder wesentliche Gesichtspunkte ausser Acht gelassen beziehungsweise in Überschreitung oder Missbrauch ihres Ermessens falsch gewichtet hat (BGE 134 IV 17 E. 2.1 S. 19 f. mit Hinweisen).
3.5 Gemäss Art. 50 StGB hat das Gericht im Urteil die für die Zumessung der Strafe erheblichen Umstände und deren Gewichtung festzuhalten und muss in der Urteilsbegründung auf alle wesentlichen Strafzumessungskriterien eingehen. Besonders hohe Anforderungen an die Begründung der Strafzumessung werden unter anderem gestellt, wenn die Strafe ungewöhnlich hoch oder auffallend milde erscheint (BGE 134 IV 17 E. 2.1 S. 20).
4. 4.1 Die Beschwerdeführerin rügt im Einzelnen, die Vorinstanz berücksichtige die verminderte Schuldfähigkeit der Beschwerdegegnerin in ermessensüberschreitender Weise zu stark strafreduzierend. Die Vorinstanz werte das objektive Tatverschulden in Bezug auf die qualifizierte Freiheitsberaubung zutreffend als mittelschwer, so dass bei dem zur Verfügung stehenden Strafrahmen von einem bis zwanzig Jahren von einer "hypothetischen" Einsatzstrafe von zehn Jahren auszugehen sei. Die Auswirkungen der leicht verminderten Schuldfähigkeit würden richtig erkannt und das Verschulden der Beschwerdeführerin dementsprechend von einem mittelschweren auf ein leichtes bis mittelschweres reduziert. Dies könne aber nicht zu einer Strafreduktion der hypothetischen Einsatzstrafe um vier Jahre führen. Die Einsatzstrafe von sechs Jahren sei zu milde. Selbst wenn eine solche Einsatzstrafe zugrunde gelegt werde, sei die Strafe von 36 Monaten vor dem Hintergrund der übrigen Strafzumessungsgründe nicht plausibel. Die von der Vorinstanz erwähnten, allesamt nur leicht zu berücksichtigenden täterbezogenen Strafminderungsgründe spielten bei der Strafzumessung nur eine sekundäre Rolle und rechtfertigten keine Strafreduktion von (weiteren) drei Jahren. Vielmehr sei die Einsatzstrafe aufgrund der in Tatmehrheit begangenen Erschleichung einer Falschbeurkundung zu erhöhen.
4.2 Die Beschwerdegegnerin trägt in ihrer Vernehmlassung vor, die Strafzumessung der Vorinstanz sei ausgewogen. Sie könne weder als ermessensüberschreitend noch ermessensmissbräuchlich beurteilt werden und liege innerhalb des grossen sachrichterlichen Ermessens. Die nur leichte Straferhöhung für die Erschleichung einer Falschbeurkundung sei insbesondere unter Berücksichtigung des geringen Tatbeitrags nicht zu beanstanden. Die Gewichtung der strafmindernd berücksichtigten Faktoren sei im Ergebnis zutreffend, namentlich da die Vorinstanz die aussergewöhnlich schwierige Kindheit und Jugend der Beschwerdegegnerin nicht nur im Rahmen der beschränkten Schuldfähigkeit, sondern zusätzlich bei den Täterkomponenten hätte erheblich strafmindernd berücksichtigen müssen. Eine Freiheitsstrafe von mehr als 36 Monaten hätte für sie und ihre Familie, vor allem für die Kinder, äusserst einschneidende und weitreichende Folgen.
4.3 Die Vorinstanz geht von qualifizierter Freiheitsberaubung und Entführung (Art. 183 i.V.m. Art. 184 StGB) als dem schwersten Delikt aus. Bei der Beschwerdegegnerin liege die Tatschwere in objektiver Hinsicht ungefähr in der Mitte des zur Verfügung stehenden Strafrahmens von einem bis zwanzig Jahren Freiheitsstrafe. Die Beschwerdegegnerin habe das damals gut zwei Monate alte Kleinkind aus egoistischen Gründen aufgrund eines gut vorbereiteten Plans aus der Abteilung für dystrophische Kinder eines Kinderspitals in der rumänischen Stadt Timisoara in die Schweiz entführt. Geplant gewesen sei eine lebenslänglich andauernde Entführung. Eltern deren Kind zu stehlen, um es als Wunschkind in die eigene Familie aufzunehmen, müsse als menschenverachtend bezeichnet werden. Die subjektiven Elemente der Tatbegehung führten nicht zu einer Strafminderung. Das Verschulden reduziere sich wegen der leicht verminderten Schuldfähigkeit auf ein leichtes bis mittelschweres Mass im Bereich von ungefähr einem Drittel des Strafrahmens. Dies entspreche einer Einsatzstrafe für die gesamte Tatschwere von rund sechs Jahren. Die Einsatzstrafe sei wegen der Erschleichung einer Falschbeurkundung (Freiheitsstrafe bis zu fünf Jahren oder Geldstrafe) nur leicht zu erhöhen, denn sie sei als logische Konsequenz des ganzen Tatplans, das entführte Mädchen als leibliche Tochter der Beschwerdegegner auszugeben, weitgehend durch den Unrechtsgehalt der Entführung abgegolten. Eine geringe Strafminderung ergebe sich aufgrund des Geständnisses, eine leichte aufgrund des Nachtatverhaltens und eine minimale infolge der späten Reue und Einsicht. Ebenso sei die leicht erhöhte Strafempfindlichkeit der Beschwerdegegnerin zu berücksichtigen.
4.3 Die Vorinstanz geht von qualifizierter Freiheitsberaubung und Entführung (Art. 183 i.V.m. Art. 184 StGB) als dem schwersten Delikt aus. Bei der Beschwerdegegnerin liege die Tatschwere in objektiver Hinsicht ungefähr in der Mitte des zur Verfügung stehenden Strafrahmens von einem bis zwanzig Jahren Freiheitsstrafe. Die Beschwerdegegnerin habe das damals gut zwei Monate alte Kleinkind aus egoistischen Gründen aufgrund eines gut vorbereiteten Plans aus der Abteilung für dystrophische Kinder eines Kinderspitals in der rumänischen Stadt Timisoara in die Schweiz entführt. Geplant gewesen sei eine lebenslänglich andauernde Entführung. Eltern deren Kind zu stehlen, um es als Wunschkind in die eigene Familie aufzunehmen, müsse als menschenverachtend bezeichnet werden. Die subjektiven Elemente der Tatbegehung führten nicht zu einer Strafminderung. Das Verschulden reduziere sich wegen der leicht verminderten Schuldfähigkeit auf ein leichtes bis mittelschweres Mass im Bereich von ungefähr einem Drittel des Strafrahmens. Dies entspreche einer Einsatzstrafe für die gesamte Tatschwere von rund sechs Jahren. Die Einsatzstrafe sei wegen der Erschleichung einer Falschbeurkundung (Freiheitsstrafe bis zu fünf Jahren oder Geldstrafe) nur leicht zu erhöhen, denn sie sei als logische Konsequenz des ganzen Tatplans, das entführte Mädchen als leibliche Tochter der Beschwerdegegner auszugeben, weitgehend durch den Unrechtsgehalt der Entführung abgegolten. Eine geringe Strafminderung ergebe sich aufgrund des Geständnisses, eine leichte aufgrund des Nachtatverhaltens und eine minimale infolge der späten Reue und Einsicht. Ebenso sei die leicht erhöhte Strafempfindlichkeit der Beschwerdegegnerin zu berücksichtigen.
4.4 4.4.1 Die Vorinstanz setzt sich in ihren Erwägungen zur Strafzumessung mit den wesentlichen schuldrelevanten Komponenten auseinander. Dass sie sich von rechtlich nicht massgeblichen Gesichtspunkten hätte leiten lassen, ist nicht ersichtlich. Soweit die Beschwerdeführerin die Festsetzung der Einheitsstrafe rügt, gehen ihre Ausführungen an der Sache vorbei. Die Vorinstanz mildert aufgrund der leicht verminderten Schuldfähigkeit der Beschwerdeführerin nicht die hypothetische Einsatzstrafe um gut ein Drittel (von zehn auf sechs Jahre), sondern geht von einem geringeren, nur leicht bis mittelschweren Verschulden "im Bereich von ungefähr einem Drittel des Strafrahmens" aus. Dass sie insoweit eine Einsatzstrafe von sechs Jahren festsetzt ist nicht zu beanstanden. Eine Überschreitung oder Missachtung des sachrichterlichen Ermessens ist insoweit nicht gegeben.
4.4.2 Die Einsatzstrafe ist aufgrund der tatmehrheitlich begangenen Erschleichung einer Falschbeurkundung zwingend zu erhöhen (Art. 49 Abs. 1 StGB). Nicht gefolgt werden kann der Vorinstanz, dass diese Tathandlung weitgehend durch den Unrechtsgehalt der Entführung abgegolten ist, denn die Art. 183, 184 StGB einerseits und Art. 253 StGB andererseits schützen unterschiedliche Rechtsgüter. Dass die Vorinstanz die Erschleichung der Falschbeurkundung trotz des organisierten Vorgehens und der erheblichen kriminellen Energie der Beschwerdegegnerin nur "leicht" straferhöhend berücksichtigt, hält sich angesichts der Einsatzstrafe von sechs Jahren noch innerhalb des sachrichterlichen Ermessens. Die abstrakte Gewichtung der allesamt strafmindernd berücksichtigten Täterkomponenten (Geständnis ["gering"], Nachtatverhalten ["leicht"], Reue und Einsicht ["minimal"], erhöhte Strafempfindlichkeit ["leicht"]) gibt zu keinen Bemerkungen Anlass, vermag aber selbst unter Berücksichtigung des weiten sachrichterlichen Ermessens eine Halbierung der Freiheitsstrafe von über sechs Jahren auf 36 Monate nicht zu rechtfertigen. Hierfür hätte die Vorinstanz Minderungs- oder Milderungsgründe von erheblichem Gewicht feststellen müssen. Die im unteren Bereich des ordentlichen Strafrahmens liegende Freiheitsstrafe von 36 Monaten erweist sich aufgrund der verbindlichen vorinstanzlichen Erwägungen als nicht mehr schuldangemessen.
4.4.3 Hieran vermögen auch die Ausführungen der Beschwerdegegnerin in ihrer Vernehmlassung nichts zu ändern. Soweit die Einwendungen sich gegen die Beschwerde selbst richten, beschränken sie sich im Wesentlichen darauf, die Ermessensausübung der Vorinstanz als korrekt zu bezeichnen. Dem kann jedoch - wie vorliegend dargelegt - nur hinsichtlich der abstrakten Gewichtung der einzelnen Strafzumessungspunkte, nicht jedoch hinsichtlich der Freiheitsstrafe von 36 Monaten gefolgt werden. Diese lässt sich auch nicht mit dem Einwand rechtfertigen, eine höhere Freiheitsstrafe hätte für die Beschwerdegegnerin und ihre Familie einschneidende und weitreichende Folgen. Zwar ist gemäss Art. 47 Abs. 1 StGB im Rahmen der Strafzumessung bei der Festlegung der Strafe deren Wirkung auf das Leben des Täters zu berücksichtigen. Der Umstand, dass der Verurteilte durch die Verbüssung einer Freiheitsstrafe aus einem günstigen Umfeld herausgerissen wird, kann sich im Einzelfall strafmindernd auswirken mit der Folge, dass die auszufällende Strafe unter der schuldangemessenen Strafe liegt. Dies ändert hingegen nichts daran, dass grundsätzlich die Vollzugsform durch die Strafzumessungsschuld bestimmt wird und nicht umgekehrt. Zudem stellt die Verbüssung einer Freiheitsstrafe für jeden arbeitstätigen und in ein familiäres Umfeld eingebetteten Verurteilten eine gewisse Härte dar, die als unmittelbare gesetzmässige Folge jeder Sanktion nur bei aussergewöhnlichen Umständen erheblich strafmindernd wirken kann (Urteile 6B_1038/2010 vom 21. März 2011 E. 4.5; 6B_294/2010 vom 15. Juli 2010 E. 3.3.1; je mit Hinweisen). Die Vorinstanz hat solche besonderen Umstände unter dem Gesichtspunkt der Strafempfindlichkeit mit ausführlicher und nicht zu beanstandender Argumentation verneint (angefochtenes Urteil Ziff. 3.2.10). Ob sich hieran im Zeitpunkt der neu vorzunehmenden Strafzumessung etwas geändert hat, wird die Vorinstanz zu entscheiden haben.
Der Einwand, die Vorinstanz hätte das schwierige Vorleben der Beschwerdegegnerin nicht nur bei der Feststellung der verminderten Schuldfähigkeit, sondern ebenfalls im Rahmen von Art. 47 Abs. 1 StGB berücksichtigen müssen, richtet sich nicht gegen die Beschwerde selbst, sondern gegen das angefochtene Urteil. Zwar kann sich ein Beschwerdegegner gemäss bundesgerichtlicher Rechtsprechung in seiner Vernehmlassung nicht nur mit den Einwänden der beschwerdeführenden Partei auseinandersetzen, sondern alle ungünstigen Erwägungen im angefochtenen Entscheid rügen und sämtliche Beschwerdegründe geltend machen, um darzulegen, dass trotz der Stichhaltigkeit der Beschwerde der vorinstanzliche Entscheid im Ergebnis richtig ist (BGE 135 IV 56 E. 4.2 S. 69 f.; 134 III 332 E. 2.3 S. 334). Die Beschwerdegegnerin legt jedoch nicht substantiiert dar, dass die Vorinstanz ihre persönlichen Verhältnisse ungenügend berücksichtigt hat und inwieweit sich ihr Vorleben zusätzlich strafmindernd auswirken müsste. Der blosse Hinweis auf das im kantonalen Verfahren eingeholte Gutachten vermag keine falsche Gewichtung durch die Vorinstanz zu belegen.
4.5 Insgesamt erweist sich die gegen die Beschwerdegegnerin ausgesprochene Freiheitsstrafe von 36 Monaten als zu milde und nicht mehr verschuldensangemessen. Die Strafzumessung ist bundesrechtswidrig. Die Beschwerde ist insoweit gutzuheissen.
5. 5.1 Die Beschwerdeführerin rügt, die gegen den Beschwerdegegner ausgesprochene Freiheitsstrafe von 24 Monaten sei ebenfalls zu niedrig. Die Vorinstanz gehe in Bezug auf die objektiven, tatbezogenen Verschuldenskomponenten hinsichtlich der qualifizierten Freiheitsberaubung und Entführung zutreffend von einer hypothetischen Einsatzstrafe in etwa der Mitte des Strafrahmens aus. Diese reduziere sie jedoch in Überschreitung beziehungsweise Missbrauch ihres Ermessens aufgrund der subjektiven, tatbezogenen Verschuldenselemente um die Hälfte auf fünf Jahre. Nicht nachvollziehbar sei zudem, wie die Vorinstanz von der ohnehin zu niedrigen Einsatzstrafe bei lediglich leicht strafmindernd zu berücksichtigenden Täterkomponenten zu einer Freiheitsstrafe von zwei Jahren gelange.
5.2 Der Beschwerdegegner hält dem im Wesentlichen entgegen, ein Überschreiten oder Missbrauch des sachrichterlichen Ermessens sei nicht gegeben. Die Freiheitsstrafe von 24 Monaten sei im Ergebnis nicht zu beanstanden, zumal die Vorinstanz trotz Vorliegens der Voraussetzungen der Strafmilderung gemäss Art. 48 lit. a Ziff. 4 StGB seine faktische Abhängigkeit von der Beschwerdegegnerin lediglich strafmindernd berücksichtigt habe.
5.3 Die Vorinstanz erachtet hinsichtlich der Kindesentführung das objektive Tatverschulden des Beschwerdegegners als ebenso schwerwiegend wie das der Beschwerdegegnerin und hält eine hypothetische Einsatzstrafe "in etwa der Mitte des Strafrahmens" für angemessen. In subjektiver Hinsicht treffe den Beschwerdegegner hingegen ein geringeres Verschulden. Er sei sich der Illegalität des Vorhabens bewusst gewesen, und es hätte von ihm erwartet werden können, sich dem illegalen Ansinnen entschieden entgegen zu stellen. Sein Mass an Freiheit, sich für das Recht und gegen das Unrecht zu entscheiden, sei jedoch erheblich eingeschränkt gewesen, da er der Beschwerdegegnerin nahezu hörig gewesen sei, zumindest aber massiv von ihr abhängig. Dies führe zu einer deutlichen Verminderung des Verschuldens und einer (hypothetischen) Einsatzstrafe von fünf Jahren. Der Beschwerdegegner sei Haupttäter der raffinierten und wohlorganisierten Erschleichung der Falschbeurkundung, weshalb diese nicht nur ganz leicht straferhöhend zu berücksichtigen sei. Sein Geständnis und Aussageverhalten seien etwas mehr als nur leicht strafmindernd zu würdigen. Zudem sei ihm eine gewisse Strafempfindlichkeit zuzubilligen, so dass die erstinstanzlich ausgesprochene Freiheitsstrafe von 24 Monaten dem Verschulden und den persönlichen Verhältnissen angemessen sei.
5.3 Die Vorinstanz erachtet hinsichtlich der Kindesentführung das objektive Tatverschulden des Beschwerdegegners als ebenso schwerwiegend wie das der Beschwerdegegnerin und hält eine hypothetische Einsatzstrafe "in etwa der Mitte des Strafrahmens" für angemessen. In subjektiver Hinsicht treffe den Beschwerdegegner hingegen ein geringeres Verschulden. Er sei sich der Illegalität des Vorhabens bewusst gewesen, und es hätte von ihm erwartet werden können, sich dem illegalen Ansinnen entschieden entgegen zu stellen. Sein Mass an Freiheit, sich für das Recht und gegen das Unrecht zu entscheiden, sei jedoch erheblich eingeschränkt gewesen, da er der Beschwerdegegnerin nahezu hörig gewesen sei, zumindest aber massiv von ihr abhängig. Dies führe zu einer deutlichen Verminderung des Verschuldens und einer (hypothetischen) Einsatzstrafe von fünf Jahren. Der Beschwerdegegner sei Haupttäter der raffinierten und wohlorganisierten Erschleichung der Falschbeurkundung, weshalb diese nicht nur ganz leicht straferhöhend zu berücksichtigen sei. Sein Geständnis und Aussageverhalten seien etwas mehr als nur leicht strafmindernd zu würdigen. Zudem sei ihm eine gewisse Strafempfindlichkeit zuzubilligen, so dass die erstinstanzlich ausgesprochene Freiheitsstrafe von 24 Monaten dem Verschulden und den persönlichen Verhältnissen angemessen sei.
5.4 5.4.1 Dass die Vorinstanz die (objektive) Tatschwere in Bezug auf die Kindesentführung im mittleren Bereich ansiedelt, ist - auch bei einem Quervergleich mit der Beschwerdegegnerin - nicht zu beanstanden. Dies gilt auch, soweit sie das Abhängigkeitsverhältnis lediglich strafmindernd und nicht wie vom Beschwerdegegner gerügt, strafmildernd gemäss Art. 48 lit. a Ziff. 4 StGB berücksichtigt. Denn nach den verbindlichen vorinstanzlichen Feststellungen handelt es sich beim Beschwerdegegner um eine intelligente, gebildete, eigenständige und gut integrierte Person. Von dieser hätte trotz des Abhängigkeitsverhältnisses und der Sorge, die Familie zu verlieren, erwartet werden können, dem illegalen Ansinnen entschieden entgegen zu treten. Selbst wenn man unter diesen Voraussetzungen mit der Vorinstanz davon ausgeht, die Freiheit des Beschwerdegegners, sich für das Recht und gegen das Unrecht zu entscheiden, sei erheblich eingeschränkt gewesen, kann das Abhängigkeitsverhältnis nicht stärker strafreduzierend gewichtet werden als der Strafmilderungsgrund der verminderten Schuldfähigkeit bei der Beschwerdegegnerin. Dass die Vorinstanz die im Vergleich zur Beschwerdegegnerin ohnehin schon zu niedrige Einsatzstrafe nochmals von fünf auf zwei Jahre reduziert, ist im Ergebnis nicht mehr vom sachrichterlichen Ermessen gedeckt. "Eine nicht nur ganz leichte Straferhöhung" wegen der Erschleichung der Falschbeurkundung ist nur vor dem Hintergrund einer berichtigten Einsatzstrafe angemessen, denn der Beschwerdegegner war Haupttäter der ausgeklügelten Täuschung beim Zivilstandsamt und die Erschleichung ist nicht weitgehend durch den Unrechtsgehalt der Entführung abgegolten (vgl. E. 4.4.2). Die Gewichtung der berücksichtigten Strafminderungsgründe (Geständnis ["etwas mehr als nur leicht"], Nachtatverhalten ["leicht"], Reue und Einsicht ["minimal"], erhöhte Strafempfindlichkeit ["leicht"]) ist nicht zu beanstanden, kann jedoch keine Strafreduzierung von mehr als drei Jahren rechtfertigen. Die ausgefällte Freiheitsstrafe von 24 Monaten ist zu milde und verletzt Bundesrecht (Art. 47 Abs. 1, 49 Abs. 1 StGB). Die Beschwerde ist auch insoweit begründet.
6. Beide Strafzumessungen der Vorinstanz verletzen Bundesrecht, weshalb die Beschwerde vollumfänglich gutzuheissen ist. Das vorinstanzliche Urteil ist aufzuheben und die Sache zu neuer Festsetzung der Freiheitsstrafen zurückzuweisen.
7. Die Gerichtskosten sind entsprechend dem Verfahrensausgang den antragstellenden Beschwerdegegnern unter solidarischer Haftung aufzuerlegen (Art. 66 Abs. 1 und 5 BGG). Der Beschwerdeführerin ist keine Entschädigung zuzusprechen (Art. 68 Abs. 3 BGG).
Demnach erkennt das Bundesgericht:
1. Die Beschwerde wird gutgeheissen, das Urteil des Obergerichts des Kantons Zürich, I. Strafkammer, vom 24. Mai 2012 aufgehoben und die Sache zu neuer Entscheidung an die Vorinstanz zurückgewiesen.
2. Die Gerichtskosten von Fr. 2'000.-- werden den Beschwerdegegnern unter solidarischer Haftung zu gleichen Teilen auferlegt.
3. Dieses Urteil wird den Parteien und dem Obergericht des Kantons Zürich, I. Strafkammer, schriftlich mitgeteilt.
Lausanne, 5. Februar 2013
Im Namen der Strafrechtlichen Abteilung
des Schweizerischen Bundesgerichts
Der Präsident: Mathys
Der Gerichtsschreiber: Held