Sachverhalt:
A. Die 1964 geborene R._ war seit 28. Juni 2004 als Betriebsmitarbeiterin für die P._ SA tätig und in dieser Eigenschaft bei der Schweizerischen Unfallversicherungsanstalt (SUVA) gegen die Folgen von Unfällen und Berufskrankheiten versichert. Am 8. Februar 2008 rutschte sie bei der Arbeit aus und stürzte. Dabei zog sie sich eine laterale Malleolarfraktur vom Typ Weber B rechts mit Ruptur der vorderen Syndesmose zu (Bericht des Gesundheitszentrums X._, Chirurgische Klinik, Spital L._, vom 8. April 2008). Die SUVA erbrachte Versicherungsleistungen. Mit Verfügung vom 8. Juli 2010 stellte sie diese per 30. Juni 2010 ein und verneinte einen Anspruch auf Invalidenrente sowie Integritätsentschädigung. Daran hielt sie auf Einsprache hin fest (Einspracheentscheid vom 16. August 2010).
B. Das Sozialversicherungsgericht des Kantons Zürich wies die dagegen erhobene Beschwerde ab (Entscheid vom 29. Juni 2012).
C. R._ lässt Beschwerde in öffentlich-rechtlichen Angelegenheiten führen und beantragen, die SUVA sei zu verpflichten, ab 1. Juli 2010 weiterhin Versicherungsleistungen auszurichten. Zudem wird um Gewährung der unentgeltlichen Rechtspflege für das bundesgerichtliche Verfahren ersucht.
Das Bundesgericht hat die vorinstanzlichen Akten beigezogen. Es ist kein Schriftenwechsel durchgeführt worden.

Erwägungen:
1. 1.1 Die Beschwerde in öffentlich-rechtlichen Angelegenheiten kann wegen Rechtsverletzungen gemäss Art. 95 und 96 BGG erhoben werden. Das Bundesgericht wendet das Recht von Amtes wegen an (<ref-law>). Es ist somit weder an die in der Beschwerde geltend gemachten Argumente noch an die Erwägungen der Vorinstanz gebunden; es kann eine Beschwerde aus einem anderen als dem angerufenen Grund gutheissen und es kann sie mit einer von der Argumentation der Vorinstanz abweichenden Begründung abweisen (<ref-ruling> E. 1.2 S. 252 mit Hinweisen). Immerhin prüft das Bundesgericht, unter Berücksichtigung der allgemeinen Pflicht zur Begründung der Beschwerde (Art. 42 Abs. 1 und 2 BGG), grundsätzlich nur die geltend gemachten Rügen, sofern die rechtlichen Mängel nicht geradezu offensichtlich sind (<ref-ruling> E. 2.2.1 S. 389 mit Hinweisen; Urteil 8C_934/2008 vom 17. März 2009 E. 1, nicht publ. in: <ref-ruling>, aber in: SVR 2009 UV Nr. 35 S. 120).
1.2 Im Beschwerdeverfahren um die Zusprechung oder Verweigerung von Geldleistungen der Militär- oder Unfallversicherung ist das Bundesgericht nicht an die vorinstanzliche Feststellung des rechtserheblichen Sachverhalts gebunden (Art. 97 Abs. 2 und Art. 105 Abs. 3 BGG).
2. Das kantonale Gericht hat die massgebenden rechtlichen Grundlagen, namentlich zum für eine Leistungspflicht der Beschwerdegegnerin nebst anderem vorausgesetzten natürlichen und adäquaten Kausalzusammenhang zwischen Unfall und eingetretenem Schaden im Allgemeinen (Krankheit, Invalidität, Tod; <ref-ruling> E. 2.1 S. 111 f.) und zur erforderlichen adäquaten Unfallkausalität psychischer Beschwerden im Besonderen (<ref-ruling>; vgl. auch <ref-ruling> E. 6.1 S. 116 mit Hinweisen) zutreffend wiedergegeben. Darauf wird verwiesen.
3. Streitig und zu prüfen ist, ob der Fallabschluss verfrüht erfolgt ist. Die Rechtmässigkeit des Fallabschlusses beurteilt sich vorliegend danach, ob noch eine namhafte Besserung des somatischen Gesundheitszustandes erwartet werden konnte, da letztinstanzlich nicht umstritten ist, dass die Unfallversicherung für eine allfällige Einschränkung der Arbeitsfähigkeit aus psychischen Gründen nicht aufzukommen hat.
3.1 Gestützt auf <ref-law> hat der Unfallversicherer den Fall (unter Einstellung der vorübergehenden Leistungen [Heilbehandlung, Taggeld] und Prüfung des Anspruchs auf eine Invalidenrente und eine Integritätsentschädigung) abzuschliessen, wenn von der Fortsetzung der ärztlichen Behandlung keine namhafte Besserung des Gesundheitszustandes der versicherten Person mehr erwartet werden kann und allfällige Eingliederungsmassnahmen der Invalidenversicherung abgeschlossen sind (<ref-ruling> E. 4.1 S. 113 f. mit Hinweisen). Was unter einer namhaften Besserung des Gesundheitszustandes im genannten Sinne zu verstehen ist, bestimmt sich namentlich nach Massgabe der zu erwartenden Steigerung oder Wiederherstellung der Arbeitsfähigkeit, soweit unfallbedingt beeinträchtigt, wobei die durch weitere Heilbehandlung zu erwartende Besserung ins Gewicht fallen muss. Unbedeutende Verbesserungen genügen nicht (<ref-ruling> E. 4.3 S. 115 mit Hinweisen).
3.1 Gestützt auf <ref-law> hat der Unfallversicherer den Fall (unter Einstellung der vorübergehenden Leistungen [Heilbehandlung, Taggeld] und Prüfung des Anspruchs auf eine Invalidenrente und eine Integritätsentschädigung) abzuschliessen, wenn von der Fortsetzung der ärztlichen Behandlung keine namhafte Besserung des Gesundheitszustandes der versicherten Person mehr erwartet werden kann und allfällige Eingliederungsmassnahmen der Invalidenversicherung abgeschlossen sind (<ref-ruling> E. 4.1 S. 113 f. mit Hinweisen). Was unter einer namhaften Besserung des Gesundheitszustandes im genannten Sinne zu verstehen ist, bestimmt sich namentlich nach Massgabe der zu erwartenden Steigerung oder Wiederherstellung der Arbeitsfähigkeit, soweit unfallbedingt beeinträchtigt, wobei die durch weitere Heilbehandlung zu erwartende Besserung ins Gewicht fallen muss. Unbedeutende Verbesserungen genügen nicht (<ref-ruling> E. 4.3 S. 115 mit Hinweisen).
3.2 3.2.1 Das kantonale Gericht gelangte in Würdigung der medizinischen Aktenlage - namentlich gestützt auf den Bericht des Kreisarztes Dr. med. O._, Facharzt für Orthopädische Chirurgie FMH, vom 20. November 2009 und die Angaben des Dr. med. N._, Spezialarzt Orthopädie FMH, im von der Invalidenversicherung in Auftrag gegebenen orthopädisch-psychiatrischen Gutachten des Zentrums Y._ vom 23. August 2010 - zum Schluss, das Rehabilitationspotential sei ausgeschöpft, weshalb die Einstellung der Leistungen auf den 30. Juni 2010 zu Recht erfolgt sei.
3.2.2 Die dagegen von der Beschwerdeführerin erhobenen Einwände vermitteln kein gegenteiliges Bild. Sie beruft sich auf das Gutachten des Zentrums A._ vom 19. November 2010, eingeholt von der SWICA Gesundheitsorganisation im Rahmen der Prüfung des VVG-Taggeldanspruchs. Gestützt darauf macht sie geltend, die Vorinstanz habe die darin gestellte Diagnose eines Komplexen Regionalen Schmerzsyndroms (CRPS) I am rechten Fuss nicht zur Kenntnis genommen und übersehen, dass von einem noch nicht ausgeschöpften Rehabilitationspotential ausgegangen werde. Zu berücksichtigen ist in diesem Zusammenhang, dass die Experten des Zentrums A._ eine Besserungsmöglichkeit durch weitere Heilbehandlung zwar bejahen. Empfohlen wird jedoch nebst Psychotherapie und Gewichtsabnahme nur Physiotherapie, welche indessen ohne wesentliche Besserung bereits durchgeführt worden war. Eine (namhafte) Besserungsmöglichkeit wird sodann im Bericht der Universitätsklinik Balgrist, Zürich, vom 6. Juli 2009 und im Gutachten des Zentrums Y._ vom 23. August 2010 ausdrücklich verneint, während sich der Kreisarzt in seinem Abschlussbericht vom 20. November 2009 nicht explizit dazu äussert. In Würdigung der medizinischen Unterlagen muss davon ausgegangen werden, dass nach dem 30. Juni 2010 von einer weiteren Heilbehandlung keine namhafte Besserung im Sinne von <ref-law> mehr zu erwarten war, weshalb der Fallabschluss geprüft werden konnte. Die Vorinstanz hat sich - entgegen der Auffassung der Versicherten - unter Verweis auf die ihres Erachtens massgebenden medizinischen Unterlagen mit der Frage der Zulässigkeit des Fallabschlusses kurz auseinandergesetzt. Ihr Entscheid erfüllt die Anforderungen an die aus dem Anspruch auf rechtliches Gehör fliessende Begründungspflicht (<ref-law>; <ref-ruling> E. 5.2 S. 236). Soweit sie den Sachverhalt ungenügend festgestellt hat, konnte das Bundesgericht dies nun aufgrund der vorliegenden Akten nachholen (<ref-law>).
4. Zur Ablehnung des Anspruchs auf Invalidenrente und Integritätsentschädigung durch Verwaltung und Vorinstanz äussert sich die Beschwerdeführerin letztinstanzlich nicht, weshalb diesbezügliche Weiterungen unterbleiben können (E. 1.1 hiervor).
5. Das Verfahren ist kostenpflichtig (Art. 65 Abs. 1 und Abs. 4 lit. a BGG). Dem Ausgang des Verfahrens entsprechend sind die Gerichtskosten der Beschwerdeführerin aufzuerlegen (<ref-law>). Ihrem Ersuchen um Gewährung der unentgeltlichen Prozessführung und Verbeiständung (Art. 64 Abs. 1 und 2 BGG) kann jedoch entsprochen werden, da die Bedürftigkeit als ausgewiesen gelten kann, das Rechtsbegehren nicht als von vornherein aussichtslos anmutet und die Vertretung durch einen Rechtsanwalt oder eine Rechtsanwältin als geboten erscheint (<ref-ruling> E. 2.3.1 S. 135; <ref-ruling> E. 2.5.3 S. 235). Es wird indessen ausdrücklich auf <ref-law> aufmerksam gemacht, wonach die begünstigte Partei der Gerichtskasse Ersatz zu leisten haben wird, wenn sie später dazu in der Lage ist.

Demnach erkennt das Bundesgericht:
1. Die Beschwerde wird abgewiesen.
2. Das Gesuch um unentgeltliche Rechtspflege für das bundesgerichtliche Verfahren wird gutgeheissen und es wird der Beschwerdeführerin Rechtsanwalt Dominique Chopard als Rechtsbeistand beigegeben.
3. Die Gerichtskosten von Fr. 750.- werden der Beschwerdeführerin auferlegt, indes vorläufig auf die Gerichtskasse genommen.
4. Rechtsanwalt Dominique Chopard wird aus der Gerichtskasse eine Entschädigung von Fr. 2'800.- ausgerichtet.
5. Dieses Urteil wird den Parteien, dem Sozialversicherungsgericht des Kantons Zürich und dem Bundesamt für Gesundheit schriftlich mitgeteilt.
Luzern, 10. Dezember 2012
Im Namen der I. sozialrechtlichen Abteilung
des Schweizerischen Bundesgerichts
Der Präsident: Ursprung
Die Gerichtsschreiberin: Berger Götz