Sachverhalt:
A.
A.a. Das Bezirksgericht Zürich verurteilte X._ am 19. Dezember 2011 wegen versuchter schwerer Körperverletzung und Angriffs zu einer Freiheitsstrafe von 36 Monaten, davon 18 Monate mit bedingtem Vollzug. Zudem ordnete es eine vollzugsbegleitende ambulante Massnahme an.
A.b. Das Obergericht des Kantons Zürich bestätigte am 17. Dezember 2012 die erstinstanzlichen Schuldsprüche. Es auferlegte X._ eine Freiheitsstrafe von vier Jahren und ordnete ebenfalls eine vollzugsbegleitende ambulante Massnahme an.
Dem Urteil liegt folgender Sachverhalt zugrunde:
Am 6. November 2010, um ca. 00.25 Uhr, kam es in Zürich zu einer zunächst verbalen und später tätlichen Auseinandersetzung zwischen X._ und Z._ einerseits sowie Y._ und W._ andererseits. Grund dafür war, dass sich Letztere empörten, weil Erstere neben anderen Personen öffentlich und an einem stark frequentierten Ort in eine Hecke urinierten. In einer ersten Phase der Auseinandersetzung versetzte W._ Z._ einen Schlag. Zudem erfolgte ein Fusstritt gegen die Gruppe von X._. Anschliessend beruhigte sich die Situation während zwei bis drei Minuten und die Beteiligten diskutierten miteinander, bis V._ zur Gruppe von X._ hinzustiess. In der darauffolgenden zweiten Phase der Auseinandersetzung attackierte X._, zusammen mit Z._ und V._, Y._ und W._. V._ initiierte das tätliche Vorgehen, indem er W._ am Kragen packte. Daraufhin - möglicherweise weil er davon ausging, W._ habe versucht, Z._ zu schlagen - versetzte X._ Y._ mit einem ca. 1,8 Kilogramm schweren Bierbehälter aus Glas (sog. Pitcher) mit grosser Wucht einen Schlag gegen den Kopf. Y._ stürzte sofort zu Boden, worauf X._ mehrmals wuchtig mit dem Fuss auf ihn eintrat. Y._ erlitt als Folge des Schlags mit dem Pitcher eine grosse Rissquetschwunde sowie einen ausgedehnten, verschobenen, mehrteiligen Schädelknochenbruch, der dank der notfallmässigen chirurgischen Behandlung zu keiner konkreten Lebensgefahr führte. X._ und Z._ versuchten zudem gegen W._, der immer noch von V._ drangsaliert wurde, tätlich zu werden. W._ verhielt sich in dieser zweiten Phase zunächst passiv und verteidigte sich später, indem er zurückschlug und -trat.
B.
X._ beantragt mit Beschwerde in Strafsachen, ihn wegen einfacher Körperverletzung im Sinne von <ref-law> zu einer bedingten Freiheitsstrafe von zwölf Monaten zu verurteilen. Eventualiter sei die Sache zur Neubeurteilung an die Vorinstanz zurückzuweisen. Er ersucht um unentgeltliche Rechtspflege.

Erwägungen:
1.
1.1. Der Beschwerdeführer rügt eine willkürliche Sachverhaltsfeststellung. Die Vorinstanz gehe zu Unrecht davon aus, seine Darstellung, wonach W._ den neben ihm stehenden Z._ geschlagen habe, lasse sich nicht erstellen. Der Schlag sei Grund für die anschliessende tätliche Auseinandersetzung gewesen. Er sei auch auf dem Überwachungsvideo erkennbar und überdies vom Zeugen U._ bestätigt worden. Die schlechte Bildqualität der Videoaufzeichnung dürfe nicht zu seinen Ungunsten gewertet werden. Die Vorinstanz werfe ihm zudem vor, die durch den Arztbericht erstellten Verletzungen des Beschwerdegegners 2 seien vollumfänglich von ihm verursacht worden. Sie lasse unberücksichtigt, dass dieser am Schluss der Auseinandersetzung auch von einer weiteren Person zu Boden gebracht wurde. Er sei dabei mit dem Hinterkopf auf dem Trottoir aufgeprallt und in der Folge reglos liegen geblieben. Die Vorinstanz nehme an, diese massive Einwirkung auf den Kopf des Beschwerdegegners 2 sei ohne gesundheitliche Folgen geblieben, obschon ihr das Fachwissen für die Beantwortung solcher Fragen abgehe. Medizinische Feststellungen lägen dazu nicht vor.
1.2. Die Sachverhaltsfeststellung der Vorinstanz kann vor Bundesgericht nur gerügt werden, wenn sie offensichtlich unrichtig ist oder auf einer Rechtsverletzung im Sinne von <ref-law> beruht und wenn die Behebung des Mangels für den Ausgang des Verfahrens entscheidend sein kann (<ref-law>). Offensichtlich unrichtig ist die Sachverhaltsfeststellung, wenn sie willkürlich ist (<ref-ruling> E. 4.2.3; <ref-ruling> E. 1.4.1).
Willkür bei der Beweiswürdigung liegt vor, wenn der angefochtene Entscheid offensichtlich unhaltbar ist oder mit der tatsächlichen Situation in klarem Widerspruch steht. Dass eine andere Lösung oder Würdigung ebenfalls vertretbar oder gar zutreffender erscheint, genügt für die Annahme von Willkür nicht (<ref-ruling> E. 4.3; <ref-ruling> E. 2.4). Die Rüge der Willkür muss präzise vorgebracht und begründet werden (<ref-law>). Der Beschwerdeführer muss im Einzelnen darlegen, inwiefern der angefochtene Entscheid an einem qualifizierten und offensichtlichen Mangel leidet. Auf eine rein appellatorische Kritik am angefochtenen Urteil tritt das Bundesgericht nicht ein (<ref-ruling> E. 4.2.3; <ref-ruling> E. 2.8; je mit Hinweisen).
1.3.
1.3.1. Die Vorinstanz berücksichtigt die Aussagen des Zeugen U._. Danach soll W._ Z._ tatsächlich einen Schlag ins Gesicht versetzt haben. Anschliessend hätten die Beteiligten wieder normal miteinander gesprochen und die Situation habe sich beruhigt (kant. Akten, Urk. 11/7 S. 2; Urk. 11/8 S. 4). Der vom Zeugen erwähnte Schlag fand in der ersten Phase der Auseinandersetzung statt. Im Übrigen würdigt die Vorinstanz die Aussagen der Beteiligten und das Videomaterial. Weder Z._ selbst noch V._ oder W._ bestätigten einen Schlag unmittelbar vor dem Einsatz des Pitchers gegen den Beschwerdegegner 2. Ein solcher ergibt sich auch nicht aus der Videoaufzeichnung. Die Vorinstanz hält dem Beschwerdeführer zugute, dass er die auf der Videoaufnahme erkennbare Bewegung von Z._ falsch interpretierte. Selbst bei dieser Sachlage geht sie jedoch willkürfrei davon aus, der Beschwerdeführer sei kurz vor dem Schlag mit dem Pitcher in keiner Art und Weise bedrängt worden. Er habe damit entgegen seiner Aussage nicht zugeschlagen, um sich und Z._ zu schützen bzw. zu schlichten (Urteil S. 10).
1.3.2. Die Vorinstanz anerkennt, dass der Beschwerdegegner 2 am Schluss der Auseinandersetzung ein zweites Mal zu Fall kam und dabei rücklings hinfiel. Gemäss dem ärztlichen Befund des Universitätsspitals vom 7. Dezember 2010 und dem IRM-Gutachten vom 29. März 2011 wies der Beschwerdegegner 2 am Kopf frontal links einen Schädelknochenbruch auf, der durch den Schlag mit dem Pitcher verursacht worden sein muss. Verletzungen am Hinterkopf werden in den beiden Dokumenten nicht erwähnt. Sowohl der ärztliche Befund als auch das IRM-Gutachten führen die inneren Blutungen auf den Schädelknochenbruch zurück. Gestützt darauf verfällt die Vorinstanz nicht in Willkür, wenn sie feststellt, die Verletzungen seien vom Beschwerdeführer verursacht worden. Da Anhaltspunkte für eine andere Verletzungsursache fehlten, durfte sie auf weitere Abklärungen verzichten. Der Beschwerdeführer macht nicht geltend, er habe im kantonalen Verfahren entsprechende Beweisanträge gestellt.
2.
2.1. Der Beschwerdeführer beanstandet den Schuldspruch wegen versuchter schwerer Körperverletzung. Er habe eine solche nicht in Kauf genommen. Die Tat sei eine spontane, zufällige, unkontrollierte, affektgeladene Handlung in stark alkoholisiertem Zustand gewesen, ein sich blitzartig entladender, sinnloser gewalttätiger Ausbruch. Ihr sei keine Phase der Überlegung oder gar der Planung vorausgegangen, und er habe innerlich nicht in eine schwere Verletzung eingewilligt. Anders als im Urteil 6B_336/2012 habe es sich nicht um einen gezielten Wurf gehandelt. Der Pitcher hätte auch ins Leere gehen können.
2.2.
2.2.1. Den Tatbestand der schweren Körperverletzung erfüllt u.a., wer vorsätzlich einen Menschen lebensgefährlich verletzt (<ref-law>). Vorsätzlich, d.h. mit Wissen und Willen, handelt bereits, wer die Verwirklichung der Tat für möglich hält und in Kauf nimmt (<ref-law>). Eventualvorsatz im Sinne von <ref-law> ist gegeben, wenn der Täter den Eintritt des Erfolgs bzw. die Tatbestandsverwirklichung für möglich hält, aber dennoch handelt, weil er den Erfolg für den Fall seines Eintritts in Kauf nimmt, sich mit ihm abfindet, mag er ihm auch unerwünscht sein (<ref-ruling> E. 4.2.3).
2.2.2. Ein Versuch liegt vor, wenn der Täter, nachdem er mit der Ausführung eines Verbrechens oder Vergehens begonnen hat, die strafbare Tätigkeit nicht zu Ende führt oder der zur Vollendung der Tat gehörende Erfolg nicht eintritt oder dieser nicht eintreten kann (<ref-law>). Beim Versuch erfüllt der Täter sämtliche subjektiven Tatbestandsmerkmale und manifestiert seine Tatentschlossenheit, ohne dass alle objektiven Tatbestandsmerkmale verwirklicht sind (<ref-ruling>13 E. 1.4.2 mit Hinweisen).
2.2.3. Ob der Täter die Tatbestandsverwirklichung in Kauf genommen hat, muss der Richter - bei Fehlen eines Geständnisses des Beschuldigten - aufgrund der Umstände entscheiden. Dazu gehören die Grösse des dem Täter bekannten Risikos der Tatbestandsverwirklichung, die Schwere der Sorgfaltspflichtverletzung, die Beweggründe des Täters und die Art der Tathandlung. Je grösser die Wahrscheinlichkeit der Tatbestandsverwirklichung ist und je schwerer die Sorgfaltspflichtverletzung wiegt, desto näher liegt die Schlussfolgerung, der Täter habe die Tat in Kauf genommen (<ref-ruling> E. 4.1; <ref-ruling> E. 8.4; <ref-ruling> E. 3c). War der Eintritt des Erfolgs nicht wahrscheinlich, sondern bloss möglich, darf nicht allein aus dem Wissen des Beschuldigten um die Möglichkeit des Erfolgseintritts auf dessen Inkaufnahme geschlossen werden. Vielmehr müssen weitere Umstände hinzukommen (<ref-ruling> E. 4.1; <ref-ruling> E. 2.2; <ref-ruling> E. 3f).
2.2.4. Was der Täter wusste, wollte und in Kauf nahm, betrifft innere Tatsachen und ist Tatfrage. Rechtsfrage ist hingegen, ob angesichts der festgestellten Tatsachen der Schluss auf Eventualvorsatz begründet ist. Da sich Tat- und Rechtsfragen insoweit teilweise überschneiden, hat das Sachgericht die in diesem Zusammenhang relevanten Tatsachen möglichst erschöpfend darzustellen, damit erkennbar wird, aus welchen Umständen es auf Eventualvorsatz geschlossen hat. Das Bundesgericht kann in einem gewissen Ausmass die richtige Bewertung dieser Umstände im Hinblick auf den Rechtsbegriff des Eventualvorsatzes überprüfen (<ref-ruling> E. 4.1; <ref-ruling> E. 8.5; je mit Hinweisen).
2.3. Die Vorinstanz führt mit Hinweis auf das erstinstanzliche Urteil aus, der Beschwerdeführer habe unumwunden eingestanden, sich bewusst gewesen zu sein, dass ein Schlag, wie er ihn ausführte, schwere Verletzungen verursachen könne. Es sei ihm trotz seiner Alkoholisierung und momentanen Erregung implizit bewusst gewesen, dass er mit seinem Schlag beim Privatkläger schwere, allenfalls lebensgefährliche Verletzungen hervorrufen könnte. Das Risiko einer schweren Verletzung des Beschwerdegegners 2 sei derart hoch gewesen und habe sich als Folge des Schlages als so wahrscheinlich aufgedrängt, dass das Verhalten des Beschwerdeführers nur als Inkaufnahme einer schweren Verletzung ausgelegt werden könne (Urteil E. 2.6 und 2.7 S. 16 f.).
2.4. Die Vorinstanz bejaht das grosse Risiko einer schweren Körperverletzung. Sie weist darauf hin, der Umstand, dass es bei einer einfachen Körperverletzung blieb, sei mehr oder weniger dem Zufall sowie dem notfallmässigen chirurgischen Eingriff zu verdanken. Wäre der Beschwerdegegner 2 nicht sofort ins nahegelegene Universitätsspital transportiert und dort fachärztlich operiert worden, hätte sich die Blutung in seinem Kopf zu einer Lebensbedrohung entwickelt (Urteil S. 22). Diese Einschätzung wird vom Beschwerdeführer nicht beanstandet. Die Vorinstanz erwägt zwar, dass dieser nicht gezielt und gerade, sondern mit einer Drehbewegung zuschlug. Dennoch geht sie davon aus, er habe mit Sicherheit in Kauf genommen, den Beschwerdegegner 2 am Kopf oder an einem anderen Körperteil zu treffen (Urteil E. 2.5 S. 16). Da der Schlag aus nächster Nähe, von oben nach unten erfolgte, ist auch das Risiko, dass das neben ihm stehende Opfer damit am Kopf getroffen würde, als hoch einzustufen. Der Einwand des Beschwerdeführers, der Pitcher hätte auch ins Leere gehen können, tut nichts zur Sache. Unbehelflich ist zudem sein Vorbringen, die Tat sei spontan, affektartig und in stark alkoholisiertem Zustand erfolgt. Die Vorinstanz nimmt trotz des Alkoholkonsums eine volle Einsichtsfähigkeit und eine lediglich leichtgradig verminderte Steuerungsfähigkeit an. Nicht erforderlich war, dass sich der Beschwerdeführer vor der Tat explizit mit der Frage einer schweren Körperverletzung befasste. Es genügt, wenn er sich einer solchen Möglichkeit im Zeitpunkt der Tat bewusst war und als Folge seines Handelns in Kauf nahm, was die Vorinstanz angesichts des wuchtigen Schlags mit dem 1,8 Kilogramm schweren Pitcher gegen den Kopf des Opfers ohne Willkür bejahen durfte. Damit machte er sich der versuchten schweren Körperverletzung strafbar.
Dem Beschwerdeführer ist zwar beizupflichten, dass der Sachverhalt des Urteils 6B_336/2012 vom 29. Oktober 2012 mit der vorliegend zu beurteilenden Tat nicht in jeder Hinsicht gleich gelagert ist. Im erwähnten Entscheid erlitt das Opfer tatsächlich eine schwere Körperverletzung. Bei der Frage, ob der Täter diese zumindest eventualvorsätzlich in Kauf nahm, fiel ins Gewicht, dass der gewalttätige Übergriff auf das Opfer kurzfristig geplant war und der Täter nach dem Wurf mit dem Bierhumpen zusätzlich mit den Füssen u.a. gegen den Kopf des Opfers trat, bis ein Dritter diesem zu Hilfe kam (vgl. Urteil 6B_336/2012 vom 29. Oktober 2012 E. 1.6). Dies ändert nichts daran, dass die Vorinstanz ein auf eine eventualvorsätzliche schwere Körperverletzung gerichtetes Handeln auch im vorliegenden Fall ohne Verletzung von Bundesrecht bejahen konnte.
3.
3.1. Der Beschwerdeführer ficht den Schuldspruch wegen Angriffs an. Es sei von einer wechselseitigen, mehr oder weniger ausgeglichenen Schlägerei auszugehen. Keine Seite habe sich völlig passiv verhalten oder lediglich abgewehrt. Die Vorinstanz teile die Auseinandersetzung zu Unrecht in zwei Phasen ein. W._ und Y._ seien von Anfang an tätlich und sehr aggressiv gegen sie vorgegangen. Ihre diversen Fusstritte und Schläge auch nach dem Pitcher-Schlag seien nicht als blosse Abwehrhandlungen zu werten.
3.2. Der Beschwerdeführer wendet sich mit seinem Einwand erneut gegen die vorinstanzliche Sachverhaltsfeststellung, ohne jedoch Willkür darzutun. Die Vorinstanz geht nicht von einer ausgeglichenen Schlägerei aus. Sie legt zudem dar, dass sich die Situation nach den ersten, relativ harmlosen Tätlichkeiten wieder beruhigte und es erst nach dem Eintreffen von V._ zur heftigen Eskalation kam. Nicht zu beanstanden ist, wenn die Vorinstanz die Schläge und Fusstritte von W._ gegen Ende der zweiten Phase der Auseinandersetzung als blosse Abwehrhandlungen wertet, da sich dieser zunächst noch passiv verhielt und er sich gegen die Bedrohung zur Wehr setzen durfte. Bei dieser Sachlage durfte die Vorinstanz die Auseinandersetzung in zwei Phasen unterteilen und das Vorgehen der Gruppe des Beschwerdeführers gegen Y._ und W._ als Angriff qualifizieren. Der Schuldspruch wegen Angriffs verletzt - ausgehend von den verbindlichen Feststellungen der Vorinstanz - kein Bundesrecht.
4.
Der Beschwerdeführer wendet sich gegen die Strafzumessung.
4.1. Nicht einzutreten ist auf die Rüge des Beschwerdeführers, soweit er dieser eigene Tatsachenbehauptungen zugrunde legt (vgl. <ref-law>), indem er beispielsweise geltend macht, er habe keine Kenntnis von den gravierenden Verletzungen des Beschwerdegegners 2 gehabt und es sei von einer gegenseitigen Auseinandersetzung auszugehen.
4.2.
4.2.1. Der Beschwerdeführer beanstandet, die Vorinstanz habe bei der Festsetzung des Strafmasses wesentliche Strafzumessungsgründe nicht beachtet bzw. falsch gewichtet. Sie gehe gestützt auf die gutachterliche Einschätzung zu Unrecht von einer bloss leichten Einschränkung der Schuldfähigkeit aus. Auch verneine sie trotz seines grossen schulischen Einsatzes und der psychotherapeutischen Behandlung eine erhöhte Strafempfindlichkeit. Sie werte sein Wohlverhalten seit der Entlassung aus der Untersuchungshaft vor über zwei Jahren nicht strafmindernd und lasse sein vollumfängliches Geständnis sowie seine Einsicht und Reue nur eingeschränkt gelten. Die merklich straferhöhende Berücksichtigung der nicht einschlägigen, mit typischen Schwierigkeiten der Adoleszenz im Zusammenhang stehenden Vorstrafen sei unangemessen.
4.2.2. Das Bundesgericht hat die Grundsätze der Strafzumessung nach <ref-law> wiederholt dargelegt (<ref-ruling> E. 5.4 ff. mit Hinweisen). Das Sachgericht verfügt auf dem Gebiet der Strafzumessung über einen Ermessensspielraum. Das Bundesgericht greift in die Strafzumessung nur 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 bzw. durch Überschreitung oder Missbrauch ihres Ermessens falsch gewichtet hat (<ref-ruling> E. 5.6; <ref-ruling> E. 5.3.1; <ref-ruling> E. 2.1).
4.2.3. Die Einwände des Beschwerdeführers sind unbegründet. Die Vorinstanz setzt sich in ihren Erwägungen zur Strafzumessung mit den wesentlichen schuldrelevanten Komponenten auseinander und würdigt diese zutreffend. Sie stellt für die Beurteilung der Schuldfähigkeit auf das psychiatrische Gutachten vom 15. Mai 2011 ab, was nicht zu beanstanden ist. Dieses geht für den Tatzeitpunkt von einer erhaltenen Einsichtsfähigkeit und einer leichtgradig verminderten Steuerungsfähigkeit aus (Urteil S. 23). Die Rechtsprechung betonte wiederholt, dass eine erhöhte Strafempfindlichkeit nur bei aussergewöhnlichen Umständen zu bejahen ist, da die Verbüssung einer Freiheitsstrafe für jede arbeitstätige und in ein familiäres Umfeld eingebettete Person mit einer gewissen Härte verbunden ist (vgl. etwa Urteile 6B_157/2009 vom 29. Oktober 2009 E. 4.4.3; 6B_470/2009 vom 23. November 2009 E. 2.5 mit Hinweisen). Solche macht der Beschwerdeführer nicht geltend. Auch nicht einschlägige Vorstrafen können gemäss ständiger Rechtsprechung zudem straferhöhend berücksichtigt werden (Urteile 6B_495/2012 vom 6. Februar 2013 E. 5.1 und 5.4; 6B_1025/2009 vom 15. März 2010 E. 2.3), während das Wohlverhalten während des hängigen Verfahrens in der Regel noch nicht Ausdruck von Einsicht und Reue ist und nicht zu einer Strafminderung führt. Die Vorinstanz anerkennt, dass der Beschwerdeführer bezüglich des Schlages geständig war. Sie wirft ihm jedoch vor, seine Tathandlung zu beschönigen, da er als Grund dafür eine Bedrängnis vorgab, weshalb er sich nicht uneingeschränkt auf den Strafmilderungsgrund der Einsicht und Reue berufen könne (Urteil S. 27). Auch darin kann keine Verletzung von Bundesrecht gesehen werden. Dass er die Zivilforderung des Beschwerdegegners 2 anerkannte und regelmässig Abzahlungen leistet, stellt die Vorinstanz wiederum leicht strafmindernd in Rechnung (Urteil S. 27). Der Beschwerdeführer beschränkt sich darauf darzulegen, wie die einzelnen Strafzumessungsfaktoren seiner Meinung nach zu gewichten gewesen wären. Weshalb die Vorinstanz das ihr zustehende Ermessen überschritten haben könnte, zeigt er nicht auf und ist auch nicht ersichtlich. Die Freiheitsstrafe von vier Jahren hält sich noch im Rahmen des sachrichterlichen Ermessens.
5.
Die Beschwerde ist abzuweisen, soweit darauf eingetreten werden kann. Das Gesuch um unentgeltliche Rechtspflege ist infolge Aussichtslosigkeit der Beschwerde abzuweisen (Art. 64 Abs. 1 und 2 BGG). Der finanziellen Lage des Beschwerdeführers ist bei der Festsetzung der Gerichtskosten Rechnung zu tragen (<ref-law>).

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. 1'600.-- werden dem Beschwerdeführer auferlegt.
4.
Dieses Urteil wird den Parteien und dem Obergericht des Kantons Zürich, I. Strafkammer, schriftlich mitgeteilt.
Lausanne, 19. Juli 2013
Im Namen der Strafrechtlichen Abteilung
des Schweizerischen Bundesgerichts
Der Präsident: Mathys
Die Gerichtsschreiberin: Unseld