Sachverhalt:
A. Das Obergericht des Kantons Zürich beschloss am 10. September 2009 im Berufungsverfahren:
"2. Aus dem mit Depotsperre der Bezirksanwaltschaft III für den Kanton Zürich vom 17. März 2003 gesperrten Depot Nr. xxxx-xxxxxx-yy-3 bei der D._ Bank, Depotinhaber X._, wird dem Geschädigten 1 B._ der Betrag von USD 300'000.-- zuzüglich Zins zu 5 % seit dem 17. September 2002 und dem Geschädigten 3 C._ der Betrag von USD 200'000.-- zuzüglich Zins zu 5% seit dem 17. September 2002 beziehungsweise der Gegenwert dieser Beträge in Wertschriften oder sonstigen Anlagen, gegebenenfalls anteilsmässig, auf erstes Verlangen herausgegeben. Die Depotsperre wird anschliessend aufgehoben."
B. Gegen diesen Beschluss führt X._ Beschwerde in Strafsachen an das Bundesgericht mit den Anträgen, es seien Dispositivziffer 2 des angefochtenen Beschlusses des Obergerichts sowie die am 17. März 2003 angeordnete Depotsperre für die Kundenbeziehung xxxx-xxxxxx-4 (Depot xxxxxx-yy-1 bzw. xxxxxx-yy-3) bei der D._ Bank, Depotinhaber X._, zu seinen Gunsten aufzuheben. Eventualiter sei die Sache zur neuen Beurteilung an die Vorinstanz zurückzuweisen. Er ersucht ferner um Gewährung der aufschiebenden Wirkung der Beschwerde.
C. Mit Präsidialverfügung vom 8. Januar 2010 ist der Beschwerde die aufschiebende Wirkung superprovisorisch zuerkannt worden.
D. Das Obergericht und die Oberstaatsanwaltschaft des Kantons Zürich sowie der Beschwerdegegner 1 (A._) verzichten auf eine Stellungnahme zum Gesuch um aufschiebende Wirkung und zur Beschwerde. Die Beschwerdegegner 2 (B._) und 3 (C._) beantragen demgegenüber im Wesentlichen, der Beschwerde sei die aufschiebende Wirkung nicht zu erteilen, die Beschwerde sei abzuweisen, Dispositivziffer 2 des angefochtenen Beschlusses des Obergerichts sei zu bestätigen und es seien ihnen die gesperrten Vermögenswerte im Umfang von USD 300'000.-- bzw. USD 200'000.-- zuzüglich Zins bzw. den Gegenwert dieses Betrags in Wertschriften oder sonstigen Anlagen herauszugeben.

Erwägungen:
1. Der Beschwerdeführer wendet sich mit seiner Beschwerde gegen die Herausgabe der in seinem Depot bei der D._ Bank beschlagnahmten Vermögenswerte an die Geschädigten B._ (Kontobeziehung "E._") und C._ (Kontobeziehung "F._ Ldt."). Als formeller Inhaber des Depots ist er durch den angefochtenen Beschluss unmittelbar in seinen Rechten berührt. Da er sich überdies am kantonalen Verfahren beteiligte, ist er nach <ref-law> zur Beschwerde an das Bundesgericht befugt (siehe Urteile des Bundesgerichts vom 8. Februar 2006 6P.117/2005/ 6S.363/2005 E. 1.2 zur staatsrechtlichen Beschwerde sowie vom 19. Februar 2001, 6S.667/2000 E. 2c; ebenso <ref-ruling> E.2).
2. In Anwendung von <ref-law> beurteilt die Vorinstanz den strittigen Dritteinziehungsvorgang unter Berücksichtigung des Grundsatzes der einheitlichen Rechtsanwendung nach neuem Recht. Der Beschwerdeführer erhebt dagegen zu Recht keine Einwendungen.
3. Nach <ref-law> verfügt das Gericht die Einziehung von Vermögenswerten, die durch eine Straftat erlangt worden sind oder dazu bestimmt waren, eine Straftat zu veranlassen oder zu belohnen, sofern sie nicht dem Verletzten zur Wiederherstellung des rechtmässigen Zustandes ausgehändigt werden. Sinn und Zweck der Einziehung besteht im Ausgleich deliktischer Vorteile. Die Einziehungsbestimmungen wollen verhindern, dass der Täter - der Begünstigte oder, unter Vorbehalt von <ref-law>, auch ein Dritter (FLORIAN BAUMANN, BSK-Kommentar, Strafrecht I, 2. Aufl. 2007, Art. 70/71 N. 46/47) - im Genuss eines durch eine strafbare Handlung erlangten Vermögensvorteils bleibt. Strafbares Verhalten soll sich nicht lohnen. Deliktisch erlangte Vermögenswerte werden daher abgeschöpft (<ref-ruling> E. 2.2.4; <ref-ruling> E. 2 a/aa; <ref-ruling> E. 2a, je mit Hinweisen).
Die Einziehung gelangt im Falle des Dritterwerbs gemäss <ref-law> allerdings dort an ihre Grenze, wo der Dritte die Vermögenswerte in Unkenntnis der Einziehungsgründe und unter Erbringung einer gleichwertigen Gegenleistung erworben hat, oder wenn die Einziehung eine unverhältnismässige Härte darstellen würde. In diesen Fällen ist der Dritte in seinem Besitz geschützt. E contrario folgt aus der Bestimmung, dass deliktisch erlangte Vermögenswerte grundsätzlich bei jedem Dritten eingezogen werden können, der diese in Kenntnis der Einziehungsgründe (bösgläubig) oder ohne gleichwertige Gegenleistung erwirbt (BAUMANN, a.a.O., Art. 70/71 N. 47).
4. Gemäss Vorinstanz ist erstellt, dass A._ USD 200'000.-- vom Konto "F._ Ltd." (Geschädigter C._) und USD 300'000 vom Konto "E._" (Geschädigter B._) in betrügerischer Weise abdisponierte und die genannten Beträge am 17. September 2002 auf das Konto Nr. xxxx-xxxxxx-yy-1 des Beschwerdeführers bei der D._ Bank zu dessen Gunsten überweisen liess. Mit den überwiesenen USD 500'000.-- und den auf dem fraglichen Konto des Beschwerdeführers bereits vorhandenen Geldern seien am 25. September 2002 Fondsanteile für USD 599'999.78 gekauft und im umgebuchten Depot Nr. xxxx-xxxxxx-yy-3 des Beschwerdeführers gelagert worden. Die Überweisungen seien als Teil eines Betrugs erfolgt und die erwähnten Beträge im Umfang von insgesamt USD 500'000.-- folglich durch eine Straftat erlangt worden. Sie bzw. ihr Gegenwert in Wertschriften oder sonstigen Anlagen seien deshalb aus dem Depot Nr. xxxx-xxxxxx-yy-3 zu Lasten des Beschwerdeführers an die beiden Geschädigten herauszugeben, da dessen Darstellung zum Erwerb der USD 500'000.-- in Anbetracht seiner hierzu erfolgten ungereimten Angaben und des Fehlens von plausiblen schriftlichen Belegen nicht glaubhaft sei und sich aus den eingereichten Unterlagen ein Zusammenhang zwischen den auf seinem Konto eingegangenen USD 500'000.-- und den von ihm angeblich geleisteten Zahlungen an verschiedene Personen in Nigeria im Umfang von NGN 65'000'000.-- nicht erstellen lasse (angefochtener Beschluss, S. 23/24). <ref-law> komme folglich nicht zum Zuge.
5. Nach dem Dafürhalten des Beschwerdeführers verletzt der angefochtene Beschluss in verschiedener Hinsicht Bundesrecht, insbesondere den Anspruch auf rechtliches Gehör im Sinne einer unzureichenden Begründung (<ref-law>), und beruht er auf einer offensichtlich unrichtigen Feststellung des Sachverhalts.
5.1 Das rechtliche Gehör auferlegt dem Richter die Pflicht, seine Entscheide zu begründen, so dass der Betroffene sie verstehen und gegebenenfalls sachgerecht anfechten kann. In diesem Sinne muss der Richter wenigstens kurz die Überlegungen nennen, von denen er sich leiten liess und auf welche er seinen Entscheid stützt (<ref-ruling> E. 2b S. 102, mit Hinweisen). Dass sich der Richter mit jeder tatsächlichen Behauptung und jedem rechtlichen Einwand der Parteien auseinandersetzt, ist nicht erforderlich. Es genügt, wenn sich aus seinem Entscheid ergibt, dass und warum er die Darstellung einer Partei für nicht stichhaltig erachtet. Insoweit kann er sich auf die für den Entscheid wesentlichen Gesichtspunkte beschränken (<ref-ruling> E. 4.1; <ref-ruling> E. 3.2).
5.2 Die Begründung im angefochtenen Beschluss zur Einziehung der auf dem fraglichen Konto bei der D._ Bank liegenden Vermögenswerte des Beschwerdeführers genügt diesen Anforderungen nicht, zumal sich die Vorinstanz mit zentralen Argumenten des Beschwerdeführers nicht auseinandersetzt. Dies gilt einmal für sein Vorbingen, er habe für den Devisenkauf von USD 500'000.-- das Geldwechselsystem im Graumarkt (Wechselstuben) benützt, was in Nigeria geschäftsüblich sei und der Tagesordnung entspreche. Gerade grössere Beträge würden aufgrund der beschränkten Devisenvorräte der offiziellen Banken regelmässig über private Broker gewechselt. Bei dieser Art von Wechselgeschäft blieben die Dollar im Ausland, die Naira (NGN) umgekehrt im Inland. Der Ausgleich in Landeswährung erfolge in bar oder - wie hier geschehen - per Check in Nigeria über den Geldwechsler. Ebenso wenig befasst sich die Vorinstanz mit den Argumenten des Beschwerdeführers, er habe die im Rahmen des Devisenkaufs (über den Geldwechsler) offensichtlich eingeschalteten weiteren Personen nicht gekannt und die USD 500'000.--, welche über eine Kette von Anweisungen zu ihm gelangten, im Rahmen eines Rechtsvorgangs ohne Konnex zur Tathandlung erworben. Er moniert in der Folge denn auch zu Recht, dass sich aus dem angefochtenen Beschluss nicht ergebe, aufgrund welcher gewichtiger Indizien er auf eine deliktische Herkunft der auf sein Konto überwiesenen USD 500'000.-- hätte schliessen müssen. Der Beschwerdegegner 3 (C._) räumt in seiner Stellungnahme zur Beschwerde (S. 25, 21) insoweit ein, dass die Vorinstanz weder "explizit auf die (angeblich) fehlende Unkenntnis des kriminellen Hintergrundes durch den Beschwerdeführer Bezug genommen" noch sich mit dem "Aspekt der Unkenntnis der Einziehungsgründe direkt auseinandergesetzt" habe, (was nach Auffassung des Beschwerdegegners 3 für sich alleine allerdings nicht ausreicht, um auf eine Verletzung der Begründungspflicht zu schliessen). Schliesslich spricht sich die Vorinstanz auch nicht zum Vorbringen des Beschwerdeführers aus, er habe eine gleichwertige Gegenleistung erbracht, wobei er Belege, u.a. mehrere Checks und ein "Letter of Undertaking" vom 2. Oktober 2002 ins Recht legt, in welchem (vom Geldwechsler des Beschwerdeführers) bestätigt wird, dass es sich bei der erhaltenen Summe von NGN 65'000'000 um den Gegenwert von USD 500'000.-- handle. Weil eine Auseinandersetzung mit diesen Punkten im angefochtenen Entscheid nicht oder nur unzureichend erfolgt, ist es nicht möglich zu entscheiden, ob die Voraussetzungen von <ref-law> erfüllt sind oder nicht. Die Vorinstanz hat mithin gegen die in <ref-law> statuierte Begründungspflicht verstossen. Die Rüge der Verletzung des rechtlichen Gehörs ist begründet.
5.3 Im Übrigen verkennt die Vorinstanz - wie in der Beschwerde zu Recht geltend gemacht wird - auch die Beweislastverteilung im Einziehungsverfahren, indem im angefochtenen Beschluss zur Hauptsache lediglich die Glaubhaftigkeit der Darstellung des Beschwerdeführers in Frage gestellt wird und die Vorinstanz damit davon auszugehen scheint, der Beschwerdeführer müsse seinen guten Glauben und die Gegenleistung beweisen. Auch wenn sich der Dritte im Einziehungsverfahren nicht auf die Unschuldsvermutung berufen kann, so hat doch der Staat sämtliche Voraussetzungen für eine Einziehung beim Dritten zu beweisen (vgl. das Urteil des Bundesgerichts vom 8. Februar 2006 6P.117/2005/6S.363/2005 E. 2.3). Der angefochtene Beschluss erweist sich auch in dieser Hinsicht als bundesrechtswidrig.
6. Die Beschwerde ist damit gutzuheissen, der angefochtene Beschluss (Dispositivziffer 2) aufzuheben und die Angelegenheit zur Neubeurteilung an die Vorinstanz zurückzuweisen (<ref-law>). Über die weiteren Rügen braucht nicht befunden zu werden. Mit dem Urteil in der Sache wird das Gesuch um aufschiebende Wirkung gegenstandslos.
Für die Gerichtskosten und die Entschädigung des Beschwerdeführers haben die unterliegenden Parteien aufzukommen (Art. 66 Abs. 1 und 68 Abs. 1 BGG), wobei der auf den Kanton Zürich (Oberstaatsanwaltschaft) entfallende Kostenanteil nicht zu verlegen ist (<ref-law>). Die übrigen Kosten sind den privaten Beschwerdegegnern 2 (B._) und 3 (C._), welche die Abweisung der Beschwerde beantragen, je zur Hälfte und unter solidarischer Haftbarkeit aufzuerlegen. Die Entschädigung des obsiegenden Beschwerdeführers ist, je zur Hälfte, vom Kanton Zürich sowie den unterliegenden privaten Beschwerdegegnern 2 und 3 zu tragen. Diese tragen unter sich die Entschädigung wiederum je zur Hälfte bei solidarischer Haftbarkeit.

Demnach erkennt das Bundesgericht:
1. Die Beschwerde wird gutgeheissen, Dispositivziffer 2 des Beschlusses des Obergerichts des Kantons Zürich vom 10. September 2009 aufgehoben und die Sache zur neuen Beurteilung an die Vorinstanz zurückgewiesen .
2. Den privaten Beschwerdegegnern 2 (B._) und 3 (C._) werden die Gerichtskosten von je Fr. 1'000.-- bei solidarischer Haftbarkeit auferlegt.
3. Der Kanton Zürich hat den Beschwerdeführer mit Fr. 1'500.-- zu entschädigen. Die privaten Beschwerdegegner 2 (B._) und 3 (C._) werden verpflichtet, dem Beschwerdeführer eine Entschädigung von je Fr. 750.-- unter solidarischer Haftbarkeit zu entrichten. Bei Uneinbringlichkeit wird der Beschwerdeführer aus der Bundesgerichtskasse entschädigt.
4. Dieses Urteil wird den Parteien und dem Obergericht des Kantons Zürich, II. Strafkammer, schriftlich mitgeteilt.
Lausanne, 11. März 2010
Im Namen der Strafrechtlichen Abteilung
des Schweizerischen Bundesgerichts
Der Präsident: Die Gerichtsschreiberin:
Favre Arquint Hill