Sachverhalt:
A. X._ (geb. 1979), Staatsangehöriger von Bangladesch, reiste am 22. Juli 2002 illegal in die Schweiz ein und ersuchte um Asyl. Am 6. Dezember 2002 heiratete er eine Schweizer Bürgerin (geb. 1975), worauf ihm eine Aufenthaltsbewilligung zum Verbleib bei der Ehefrau erteilt wurde. Das Asylverfahren wurde daraufhin als gegenstandslos abgeschrieben.
Am 16. Februar 2004 gaben die Ehegatten den gemeinsamen Haushalt auf. X._ zog allein an die A._strasse in C._/ZH. Seine Ehegattin kehrte ihrerseits in ihren Heimatkanton St. Gallen zurück und nahm in D._ Wohnsitz. Im September 2007 war sie ohne ihren Ehegatten in E._/ZH wohnhaft.
B. Am 12. September 2007 ersuchte X._ um Erteilung der Niederlassungsbewilligung. Mit Schreiben vom 3. Oktober 2007 teilte ihm das Migrationsamt des Kantons Zürich mit, dass es den Anspruch auf Niederlassungsbewilligung infolge des Getrenntlebens der Ehegatten als erloschen betrachtete, und verlängerte ihm die Aufenthaltsbewilligung. Darauf bezogen X._ und seine Ehegattin am 30. Oktober 2007 ein gemeinsames Zimmer in einer Wohngemeinschaft an der B._strasse in C._. Mit Eingaben vom 22. Oktober und 21. Dezember 2007 ersuchte X._ um erneute Prüfung seines Anspruchs auf Niederlassungsbewilligung. Am 29. Februar 2008 zogen die Ehegatten an die A._strasse in C._ um. Am 19. April 2008 wurde X._ die Niederlassungsbewilligung erteilt.
Am 30. November 2008 verliess die Ehegattin die eheliche Wohngemeinschaft erneut und zog nach F._/ZH. X._ verblieb in der Wohnung in C._. Am 27. Februar 2009 schlossen die Ehegatten eine Vereinbarung über die Scheidungsfolgen ab und mit Urteil und Verfügung des Bezirksgerichts Zürich vom 11. Mai 2009 wurde die Ehe einvernehmlich geschieden.
Vom 7. Januar bis 18. Mai 2010 hielt sich X._ in seinem Heimatland auf und heiratete dort am 26. März 2010 die Landsfrau Y._ (geb. 1991). Am 16. Mai 2010 stellte diese ein Gesuch um Bewilligung der Einreise in die Schweiz zum Verbleib beim Ehegatten. 2011 wurde in Bangladesch die gemeinsame Tochter Z._ geboren und in der Folge in das Nachzugsgesuch einbezogen.
C. Mit Verfügung vom 8. März 2011 widerrief das Migrationsamt des Kantons Zürich die Niederlassungsbewilligung von X._ und verfügte seine Wegweisung. Gleichzeitig wies es das Familiennachzugsgesuch betreffend die Ehefrau und die Tochter ab. Die von X._ und Y._ sowie Z._ dagegen ergriffenen kantonalen Rechtsmittel blieben ohne Erfolg.
D. Mit Eingaben vom 5. und 7. September 2012 erheben X._ (Beschwerdeführer 1) und Y._ (Beschwerdeführerin 2) sowie Z._ (Beschwerdeführerin 3) Beschwerde in öffentlich-rechtlichen Angelegenheiten und beantragen, das Urteil des Verwaltungsgerichts des Kantons Zürich vom 2. August 2012, den Entscheid der Sicherheitsdirektion des Kantons Zürich vom 26. April 2012 und die Verfügung des Migrationsamtes des Kantons Zürich vom 8. März 2011 aufzuheben, X._ die Niederlassungsbewilligung nicht zu entziehen, den Nachzug von Y._ sowie Z._ zu gestatten und der Beschwerde die aufschiebende Wirkung zu erteilen. Mit Eingabe vom 3. Oktober 2012 ersuchen die Beschwerdeführer zudem um Gewährung der unentgeltlichen Rechtspflege und Verbeiständung, vor allem um Erlass des Kostenvorschusses.
Die Sicherheitsdirektion des Kantons Zürich und das Bundesamt für Migration schliessen auf Abweisung der Beschwerde. Das Verwaltungsgericht des Kantons Zürich hat auf Vernehmlassung verzichtet. Das Migrationsamt des Kantons Zürich liess sich nicht vernehmen.
E. Mit Verfügung vom 10. Oktober 2012 hat der Präsident der II. öffentlich-rechtlichen Abteilung des Bundesgerichts der Beschwerde hinsichtlich der mit dem angefochtenen Urteil verbundenen Ausreiseverpflichtung aufschiebende Wirkung zuerkannt.
Erwägungen:
1. 1.1 Die Beschwerde in öffentlich-rechtlichen Angelegenheiten ist gegen den kantonal letztinstanzlichen Endentscheid betreffend den Widerruf der Niederlassungsbewilligung zulässig, weil grundsätzlich ein Anspruch auf das Fortbestehen dieser Bewilligung gegeben ist (vgl. Art. 83 lit. c [e contrario], Art. 86 Abs. 1 lit. d und Art. 90 BGG; BGE 135 II 1 E. 1.2.1 S.4). Ebenso besteht ein grundsätzlicher Anspruch auf Bewilligung des Familiennachzugs für die Ehefrau des Beschwerdeführers 1 und das gemeinsame Kind (Art. 43 Abs. 1 des Bundesgesetzes vom 16. Dezember 2005 über die Ausländerinnen und Ausländer, Ausländergesetz [AuG; SR 142.20]). Da auch die übrigen Sachurteilsvoraussetzungen vorliegen, ist auf die Eingabe grundsätzlich einzutreten. Für die bloss beiläufig erwähnte subsidiäre Verfassungsbeschwerde bestünde damit ohnehin kein Raum (Art. 113 BGG).
Nicht eingetreten werden kann auf die Beschwerde, soweit die Aufhebung der Verfügung des Migrationsamtes und des Entscheids der Sicherheitsdirektion des Kantons Zürich beantragt wird. Diese Entscheide sind durch das Urteil des Verwaltungsgerichts ersetzt worden (Devolutiveffekt) und gelten inhaltlich als mitangefochten (BGE 134 II 142 E. 1.4 S. 144).
1.2 Das Bundesgericht legt seinem Urteil den Sachverhalt zugrunde, wie die Vorinstanz ihn festgestellt hat (Art. 105 Abs. 1 BGG). Die Feststellung des Sachverhalts kann nur gerügt bzw. vom Bundesgericht von Amtes wegen berichtigt oder ergänzt werden, wenn sie offensichtlich unrichtig ist oder auf einer Rechtsverletzung im Sinne von Art. 95 beruht (Art. 97 Abs. 1 BGG bzw. Art. 105 Abs. 2 BGG). Eine entsprechende Rüge, welche rechtsgenüglich substantiiert vorzubringen ist (vgl. Art. 42 Abs. 2 und Art. 106 Abs. 2 BGG; BGE 133 II 249 E. 1.4.3 S. 254 f.; 133 III 350 E. 1.3 S. 351, 393 E. 7.1 S. 398, 462 E. 2.4 S. 466), setzt zudem voraus, dass die Behebung des Mangels für den Ausgang des Verfahrens entscheidend sein kann (Art. 97 Abs. 1 BGG). Auf rein appellatorische Kritik an der Sachverhaltsermittlung oder der Beweiswürdigung tritt das Bundesgericht nicht ein (BGE 137 II 353 E. 5.1 S. 356.). Neue Tatsachen und Beweismittel dürfen nur soweit vorgebracht werden, als erst der Entscheid der Vorinstanz dazu Anlass gibt (Art. 99 Abs. 1 BGG; vgl. BGE 135 I 143 E. 1.5 S. 146 f.).
2. Nach Art. 63 Abs. 1 lit. a in Verbindung mit Art. 62 lit. a AuG kann die Niederlassungsbewilligung widerrufen werden, wenn der Ausländer oder sein Vertreter im Bewilligungsverfahren falsche Angaben macht oder wesentliche Tatsachen verschwiegen hat. Die unter dem alten Recht (Art. 9 Abs. 2 lit. a und Abs. 4 lit. a des Bundesgesetzes vom 26. März 1931 über Aufenthalt und Niederlassung der Ausländer [ANAG]) zu diesem Widerrufsgrund entwickelte Praxis gilt im Wesentlichen auch für Art. 62 lit. a AuG. Namentlich muss die falsche Angabe oder das Verschweigen wesentlicher Tatsachen in der Absicht erfolgt sein, gestützt darauf den Aufenthalt oder die Niederlassung bewilligt zu erhalten. Der Ausländer ist verpflichtet, den Behörden wahrheitsgetreu über alles Auskunft zu geben, was für den Bewilligungsentscheid massgebend sein kann (Art. 3 Abs. 2 und Art. 13 f. ANAG bzw. Art. 90 AuG). Wesentlich sind nicht nur Umstände, nach denen die Fremdenpolizei ausdrücklich fragt, sondern auch solche, von denen der Gesuchsteller wissen muss, dass sie für den Bewilligungsentscheid massgeblich sein können (Urteile 2C_595/2011 vom 24. Januar 2012 E. 3.3 mit Hinweisen). Ein "Verschweigen" im Sinne von Art. 62 lit. a AuG liegt jedenfalls dann vor, wenn der Ausländer aufgrund seiner Gesuchsbegründung bzw. anderer von ihm zu vertretender Umstände bei den Behörden einen falschen Anschein über eine wesentliche Tatsache erweckt bzw. aufrechterhält und insofern eine Täuschungshandlung begeht.
3. 3.1 Der Beschwerdeführer 1 macht geltend, er habe im Verfahren betreffend Erteilung der Niederlassungsbewilligung keine wesentliche Tatsache verschwiegen und wirft dem Verwaltungsgericht eine willkürliche Feststellung bzw. Würdigung des Sachverhalts vor.
3.2 Willkür liegt nicht schon dann vor, wenn der von der Vorinstanz als erstellt erachtete Sachverhalt nicht mit der Darstellung des Beschwerdeführers übereinstimmt oder eine andere Sachverhaltsdarstellung ebenfalls vertretbar erscheint oder sogar vorzuziehen wäre. Erforderlich ist vielmehr, dass die Feststellungen bzw. die Beweiswürdigung der Vorinstanz offensichtlich unhaltbar sind, zur tatsächlichen Situation in klarem Widerspruch stehen, eine Norm oder einen unumstrittenen Rechtsgrundsatz krass verletzen oder in stossender Weise dem Gerechtigkeitsgedanken zuwiderlaufen (BGE 127 I 54 E. 2b S. 56; 125 I 166 E. 2a S. 168; 123 I 1 E. 4a S. 5).
3.2 Willkür liegt nicht schon dann vor, wenn der von der Vorinstanz als erstellt erachtete Sachverhalt nicht mit der Darstellung des Beschwerdeführers übereinstimmt oder eine andere Sachverhaltsdarstellung ebenfalls vertretbar erscheint oder sogar vorzuziehen wäre. Erforderlich ist vielmehr, dass die Feststellungen bzw. die Beweiswürdigung der Vorinstanz offensichtlich unhaltbar sind, zur tatsächlichen Situation in klarem Widerspruch stehen, eine Norm oder einen unumstrittenen Rechtsgrundsatz krass verletzen oder in stossender Weise dem Gerechtigkeitsgedanken zuwiderlaufen (BGE 127 I 54 E. 2b S. 56; 125 I 166 E. 2a S. 168; 123 I 1 E. 4a S. 5).
3.3 3.3.1 Vorliegend bildete die Beziehung zu seiner (damaligen) schweizerischen Ehegattin die rechtliche Grundlage für das Aufenthaltsrecht sowie für die Erteilung der Niederlassungsbewilligung des Beschwerdeführers 1 (Art. 7 Abs. 1 ANAG,). Nach dem damals noch geltenden Art. 7 Abs. 1 ANAG war im Unterschied zum heutigen Recht (Art. 42 Abs. 1 AuG) das Zusammenleben der Ehegatten zwar nicht erforderlich. Hingegen bestand entgegen der Meinung der Beschwerdeführer nach der Rechtsprechung zu Art. 7 Abs. 2 ANAG - wie dies auch nach heutigem Recht gilt (Art. 51 Abs. 1 lit. a AuG) - kein Bewilligungsanspruch, wenn dieser rechtsmissbräuchlich, namentlich um die Vorschriften der Ausländergesetzgebung zu umgehen, geltend gemacht wurde. Nach gefestigter bundesgerichtlicher Rechtsprechung liegt Rechtsmissbrauch vor, wenn der Ausländer sich im ausländerrechtlichen Verfahren auf eine Ehe beruft, welche nur (noch) formell besteht oder aufrecht erhalten wird, mit dem alleinigen Ziel, ihm eine Anwesenheitsberechtigung zu ermöglichen (vgl. BGE 131 II 265 E. 4.2 S. 267; 130 II 113 E. 4.2 S. 117; je mit Hinweisen). Dass die Ehe nur noch formell und ohne Aussicht auf Wiederaufnahme einer ehelichen Gemeinschaft besteht, entzieht sich in der Regel dem direkten Beweis und ist bloss durch Indizien zu erstellen (BGE 130 II 113 E. 10.2 und 10.3 S. 135 f. mit Hinweis).
3.3.2 Die Ausländerbehörde hatte zwar davon Kenntnis, dass die Ehegatten das Zusammenleben bereits nach 14 Monaten aufgegeben hatten und seit dem 16. Februar 2004 getrennt lebten. Die Ehegatten hatten aber immer wieder bestätigt, die eheliche Beziehung bestehe fort, und mehrmals die Wiederaufnahme der Wohngemeinschaft in Aussicht gestellt. Dabei wurde das Getrenntleben anfänglich mit kulturell bedingten bzw. finanziellen Schwierigkeiten, danach mit der Pflicht der Ehegattin, sich um ihre operierte Grossmutter zu kümmern, mit dem Druck der Eltern der Ehegattin, die gegen die Heirat waren, und schliesslich mit dem angespannten Wohnungsmarkt gerechtfertigt.
Nachdem die Ausländerbehörde mitgeteilt hatte, sie betrachte den Anspruch des Beschwerdeführers 1 auf Niederlassungsbewilligung als erloschen, zogen die Ehegatten innert weniger als einem Monat am 30. Oktober 2007 vorerst in ein gemeinsames Zimmer in einer Wohngemeinschaft und am 29. Februar 2008 in eine eigene Wohnung. Selbst wenn die kurzfristige Wiederaufnahme des Zusammenlebens etwas verdächtig erscheinen konnte, bestand für die Behörden in jenem Zeitpunkt aufgrund der konkreten Umstände kein erkennbarer Anlass, am anspruchsbegründenden Verhältnis zu zweifeln, weshalb dem Beschwerdeführer 1 am 19. April 2008 die Niederlassungsbewilligung erteilt wurde.
3.3.3 Nur wenige Monate nach der Bewilligungserteilung verliess die Ehegattin jedoch die eheliche Wohnung am 30. November 2008 erneut. Am 27. Februar 2009 schlossen die Ehegatten sodann eine Vereinbarung über die Scheidungsfolgen und am 11. Mai 2009 wurde die Ehe geschieden. In der Folge hat der Beschwerdeführer 1 in seinem Heimatland eine Landsfrau (Beschwerdeführerin 2) geheiratet.
Erst aufgrund des zeitlichen Ablaufs der Dinge nach der Erteilung der Niederlassungsbewilligung in Verbindung mit dem vorgängigen langen Getrenntleben wird offensichtlich, dass die Ehe damals schon längst definitiv gescheitert war und nur aufrecht erhalten wurde, um die Erteilung der Niederlassungsbewilligung zu erwirken. Dass der angeblich von der Ehegattin nicht geteilte Kinderwunsch erstmals nach der Bewilligungserteilung zu Meinungsverschiedenheiten und ganz unerwartet zur Scheidung geführt haben soll, überzeugt nicht. Auffällig ist dagegen, wie schnell der Beschwerdeführer 1 nach Erhalt der Niederlassungsbewilligung in die Scheidung einwilligte, nachdem er während über drei Jahre und acht Monate dauerndem Getrenntleben an der Ehe festgehalten und sich um die Aufrechterhaltung des formellen Kontakts zur schweizerischen Ehegattin bemüht hatte.
Bei einer Gesamtbetrachtung der vorliegenden Umstände liegt damit der Verdacht nahe, dass bereits nach der Trennung im Jahre 2004, aber jedenfalls bevor ein Anspruch auf Niederlassungsbewilligung entstehen konnte, keine Absicht mehr bestand, die Ehe fortzuführen, und die gegenteiligen Behauptungen bzw. vorgeschobenen Rechtfertigungen der Ehepartner bloss dazu dienten, die Behörden zu täuschen und Zeit zu gewinnen. Indem der Beschwerdeführer 1 das Bewilligungsgesuch mit dem weiteren Verbleib bei der Ehefrau begründete und mit ihr kurz zuvor wieder zusammenzog, hat er durch sein Verhalten gegenüber den Behörden wissentlich den Anschein über das Fortbestehen einer intakten ehelichen Beziehung und damit über Tatsachen erweckt bzw. aufrecht erhalten, welche nicht der Wahrheit entsprachen. Bei Kenntnis des Umstands, dass die Ehe nur noch auf dem Papier bestand und die Ehegatten beabsichtigten, sich scheiden zu lassen, hätte die Ausländerbehörde dem Beschwerdeführer 1 die Niederlassungsbewilligung nicht erteilt. Es wäre somit Sache des Beschwerdeführers 1 gewesen, die Ausländerbehörden von sich aus über die wahren familiären Verhältnisse zu informieren. Dies gilt umso mehr, als es sich dabei um Umstände handelte, die der Ausländer besser kannte als die Behörden und welche diese ohne seine Mitwirkung schwer ermitteln konnten (vgl. Urteil 2C_291/2012 vom 17. Januar 2013 E. 3.3 mit Hinweis).
3.4 Der Schluss des Verwaltungsgerichts, der Beschwerdeführer 1 habe eine wesentliche Tatsache im Sinne von Art. 62 lit. a AuG verschwiegen und damit einen Widerrufsgrund gemäss Art. 63 Abs. 1 lit. a AuG verwirklicht, ist somit nicht zu beanstanden. Was der Beschwerdeführer 1 dagegen einwendet, vermag die vorinstanzliche Würdigung nicht zu erschüttern. Dass die Vorinstanz die Aussagen der Ehegatten anders gewichtet hat als der Beschwerdeführer 1, stellt im Übrigen keine Gehörsverletzung dar, wobei die Rüge ohnehin den Anforderungen an die Begründung nicht zu genügen vermöchte (vgl. Art. 106 Abs. 2 BGG; BGE 136 II 304 E. 2.5 S. 314 mit Hinweisen).
4. Der Widerruf der Niederlassungsbewilligung erweist sich auch als verhältnismässig (vgl. Art. 96 AuG). Zwar ging der Beschwerdeführer, der zurzeit arbeitslos ist, meistens einer Erwerbstätigkeit nach. Eine eigentliche Verwurzelung in der Schweiz ist indessen nicht ersichtlich. Hinzu kommt, dass der Beschwerdeführer fast bis zu seinem 23. Altersjahr in seiner Heimat lebte und damit dort die prägenden Lebensjahre verbracht hat. Es darf davon ausgegangen werden, dass er mit den kulturellen und gesellschaftlichen Gepflogenheiten seines Heimatlandes nach wie vor bestens vertraut ist. Er ist mehrmals zu Besuchszwecken nach Bangladesch zurückgekehrt und hat sich dort vor seiner Heirat mit einer Landsfrau sogar während mehreren Monaten aufgehalten. Ins Gewicht fällt zudem, dass seine heutige Ehefrau und das gemeinsame Kind sowie weitere Verwandte in Bangladesch leben. Dem Beschwerdeführer ist somit zuzumuten, zu seiner Familie in die Heimat zurückzukehren. Dass die wirtschaftlichen Verhältnisse in der Schweiz vorteilhafter sein mögen, als jene in seinem Heimatland, vermag daran nichts zu ändern.
5. 5.1 Der verfügte Widerruf der Niederlassungsbewilligung verletzt somit kein Bundesrecht. Als Folge des rechtmässigen Entzuges der Niederlassungsbewilligung durfte die Vorinstanz ferner davon ausgehen, dass dem Familiennachzugsgesuch betreffend die heutige Ehefrau und die gemeinsame Tochter (Beschwerdeführerinnen 2 und 3) die Grundlage entzogen ist. Die Beschwerde erweist sich somit als unbegründet und ist abzuweisen, soweit darauf eingetreten werden kann. Ergänzend kann auf die Erwägungen im angefochtenen Urteil verwiesen werden.
5.2 Die Beschwerdeführer ersuchen um Gewährung der unentgeltlichen Rechtspflege und Verbeiständung. Aufgrund der klaren, mit der bundesgerichtlichen Rechtsprechung übereinstimmenden Ausführungen der Vorinstanz sowie des Umstandes, dass sich die Rügen des Beschwerdeführers letztlich in appellatorischer Kritik an den Feststellungen der Vorinstanz erschöpfen, muss das Verfahren vor Bundesgericht als aussichtslos bezeichnet werden. Das Gesuch um Gewährung der unentgeltlichen Rechtspflege und Verbeiständung ist demnach abzuweisen (Art. 64 Abs. 1 BGG). Diesem Ausgang entsprechend haben die Beschwerdeführer die Kosten des bundesgerichtlichen Verfahrens unter solidarischer Haftung zu tragen (Art. 65 und Art. 66 Abs. 1 und 5 BGG), wobei die Beschwerdeführer 1 und 2 auch für den Kostenanteil der minderjährigen Beschwerdeführerin 3 aufzukommen haben. Bei der Bemessung der Gerichtsgebühr wird der finanziellen Lage der Beschwerdeführer Rechnung getragen (Art. 65 Abs. 2 BGG).
Demnach erkennt das Bundesgericht:
1. Die Beschwerde wird abgewiesen, soweit darauf einzutreten ist.
2. Das Gesuch um unentgeltliche Rechtspflege und Verbeiständung wird abgewiesen.
3. Die Gerichtskosten von Fr. 700.-- werden den Beschwerdeführern 1 und 2 unter solidarischer Haftung auferlegt.
4. Dieses Urteil wird den Beschwerdeführern, dem Migrationsamt des Kantons Zürich, der Sicherheitsdirektion des Kantons Zürich, dem Verwaltungsgericht des Kantons Zürich, 4. Kammer, und dem Bundesamt für Migration schriftlich mitgeteilt.
Lausanne, 2. Mai 2013
Im Namen der II. öffentlich-rechtlichen Abteilung
des Schweizerischen Bundesgerichts
Der Präsident: Zünd
Die Gerichtsschreiberin: Dubs