Sachverhalt:
A. Das Bezirksgericht Zürich sprach X._ am 17. Juni 2009 anklagegemäss der mehrfachen qualifizierten ungetreuen Geschäftsbesorgung schuldig und sanktionierte ihn mit einer Freiheitsstrafe von zwei Jahren, unter Anrechnung von drei Tagen erstandener Untersuchungshaft. Den Vollzug der Freiheitsstrafe schob es bei einer Probezeit von zwei Jahren auf.
B. Die von X._ gegen diesen Entscheid erhobene Berufung hiess das Obergericht des Kantons Zürich gut. Es sprach ihn am 27. Januar 2010 vom Vorwurf der mehrfachen qualifizierten ungetreuen Geschäftsbesorgung frei und gewährte ihm eine Prozessentschädigung im Umfang von Fr. 21'520.-- sowie eine Genugtuung von Fr. 900.-- zuzüglich Zins für die erlittene Untersuchungshaft.
Die Oberstaatsanwaltschaft des Kantons Zürich erhob dagegen Beschwerde in Strafsachen beim Bundesgericht. Im Verfahren 6B_223/2010 hiess das Bundesgericht am 13. Januar 2011 die Beschwerde gut und wies die Sache zur neuen Entscheidung an die Vorinstanz zurück.
Das Obergericht verurteilte X._ am 16. November 2011 wegen mehrfacher qualifizierter ungetreuer Geschäftsbesorgung zu einer Freiheitsstrafe von zwei Jahren, unter Anrechnung von drei Tagen erstandener Untersuchungshaft. Den Vollzug der Freiheitsstrafe schob es bei einer Probezeit von zwei Jahren auf.
C. X._ erhebt Beschwerde in Strafsachen. Er beantragt, das Urteil des Obergerichts vom 16. November 2011 sei aufzuheben, und er sei von Schuld und Strafe vollumfänglich freizusprechen. Eventualiter sei die Sache zur neuen Entscheidung an das Obergericht zurückzuweisen.

Erwägungen:
1.1 1.1.1 Der Beschwerdeführer rügt, die Vorinstanz sei von einer falschen Interpretation des bundesgerichtlichen Rückweisungsentscheides ausgegangen. Das Bundesgericht habe den subjektiven Tatbestand der ungetreuen Geschäftsbesorgung nicht überprüfen können, da tatsächliche Feststellungen der Vorinstanz gefehlt hätten. Die Vorinstanz habe seine Beweisergänzungsanträge zur Anhörung verschiedener Zeugen der A._ AG nicht aufgrund einer antizipierten Beweiswürdigung abgewiesen, sondern weil der objektive und der subjektive Tatbestand der ungetreuen Geschäftsbesorgung gemäss Bundesgericht erfüllt sei. Das Bundesgericht sei jedoch davon ausgegangen, dass der subjektive Tatbestand vom Sachrichter abgeklärt werden müsse. Da die Vorinstanz dies unterlassen habe, verletze sie den Untersuchungsgrundsatz (Beschwerde, S. 8 ff.). Weil die Vorinstanz sich weigere, den subjektiven Tatbestand ernsthaft zu prüfen und seinen Beweisergänzungsanträgen zu entsprechen, verletze sie ausserdem seinen Anspruch auf rechtliches Gehör. Den subjektiven Tatbestand leite die Vorinstanz aus einer Besprechung zwischen ihm und leitenden Mitarbeitern der A._ ab. In diesem Gespräch sei es allerdings einzig um das Bewusstsein unberechtigter Zahlungen, nicht jedoch um eine mögliche Schädigung der A._ gegangen. Ein allgemein gehaltenes Unrechtsbewusstsein vermöge den subjektiven Tatbestand nicht zu begründen. Die Vorinstanz leite aus diesem Gespräch in willkürlicher Weise die vorsätzliche Schädigung der A._ und den Vorsatz der ungetreuen Geschäftsbesorgung ab (Beschwerde, S. 13 ff.).
1.1.2 Der Beschwerdeführer bestreitet, seiner damaligen Arbeitgeberin A._ zustehende Bestandespflegekommissionen oder Vertriebsentschädigungen vorsätzlich vorenthalten zu haben. Aufgrund seiner Überzeugung, dass transaktionsbezogene Arranger Fees bzw. Kommissionen für die Platzierung strukturierter Produkte ausbezahlt worden seien, habe er nie in Kauf genommen, dass der A._ ein Vermögensschaden entstehen könnte. Der A._ seien Courtagen in Höhe von 0,8 % bis 1,5 % des Emissions- bzw. Kaufpreises und eine Brokerage-Gebühr zugeflossen. Er habe nie ernsthaft damit gerechnet bzw. rechnen können, dass die Überweisungen des London-Branch der B._ Bestandespflegekommissionen oder Vertriebsentschädigungen darstellten. Auch die Verantwortlichen der A._ seien zu keinem Zeitpunkt von einem solchen Anspruch ausgegangen. Mangels vertraglicher Grundlage habe kein Raum für zusätzliche Bestandespflegekommissionen oder Vertriebsentschädigungen bestanden (Beschwerde, S. 17 ff.).
1.2 Die Vorinstanz erwägt, der Beschwerdeführer habe Gelder aus Bestandespflegekommissionen bzw. Vertriebsentschädigungen nicht an die A._ weitergeleitet, welche die B._ als Produktanbieterin der Depotbank A._ gestützt auf einen Vertriebsvertrag zwischen diesen Parteien geschuldet habe. Die in Frage stehenden elf Zahlungen hätten der A._ für die Platzierung der B._-Produkte zugestanden. Der Beschwerdeführer habe daher die A._ direkt geschädigt und den Tatbestand der ungetreuen Geschäftsbesorgung erfüllt (angefochtenes Urteil, S. 10). Das Bundesgericht habe keinen Zweifel daran gelassen, dass er durch das inkriminierte Verhalten mehrfach den objektiven Tatbestand von <ref-law> erfüllt habe. Die Beweisergänzungsanträge des Beschwerdeführers seien daher abzuweisen. Das Bundesgericht habe zwar bestimmt, zusätzlich den subjektiven Tatbestand zu behandeln. Gleichzeitig habe es aber vorweggenommen, dass es diesen als erfüllt erachte (angefochtenes Urteil, S. 12 f.). Gehe man von einem Vertriebsverhältnis zwischen der B._ und der A._ aus, habe der Beschwerdeführer um seine arbeitsrechtlichen Treuepflichten wissen müssen, die Vertriebsentschädigungen der B._ an die A._ abzuliefern. Indem er dies unterlassen und die Zahlungen selber eingenommen habe, habe er sich wissentlich und willentlich auf Kosten der Vermögensinteressen der A._ bereichert bzw. diese geschädigt. Der Beschwerdeführer habe leitenden Vertretern der A._ gegenüber eingeräumt, das Geld für eine private Notsituation gebraucht zu haben. Gemäss Gesprächsprotokoll vom 13. März 2007 seien ihm 1,4 Mio. Franken zugeflossen. Er habe in einem weiteren Gespräch mit leitenden Vertretern der A._ am Folgetag seine Verfehlungen bestätigt und eine Schuldanerkennung sowie eine Aufhebungsvereinbarung über das Arbeitsverhältnis unterzeichnet (angefochtenes Urteil, S. 13 ff.).
1.3 Die Erwägungen eines bundesgerichtlichen Urteils, mit dem der Fall zu neuer Entscheidung an die kantonale Instanz zurückgewiesen wird, binden sowohl diese als auch die Parteien und das Bundesgericht selber. Dies hat zur Folge, dass die mit der Neubeurteilung befasste kantonale Instanz und das Bundesgericht in einem neuen Beschwerdeverfahren die bereits entschiedenen Fragen nicht mehr zu überprüfen haben (<ref-ruling> E. 2 und 2.1; <ref-ruling> E. 4.2; je mit Hinweisen). Insoweit der Beschwerdeführer die Vertriebsentschädigungen der B._ zugunsten der A._ verneint und stattdessen von transaktionsbezogenen Arranger Fees bzw. Kommissionen für die Platzierung strukturierter Produkte ausgeht, ist er aufgrund der Bindungswirkung des Rückweisungsentscheids nicht zu hören.
1.4 Die Vorinstanz erwähnt irrtümlicherweise, das Bundesgericht habe die Erfüllung des subjektiven Tatbestandes der ungetreuen Geschäftsbesorgung vorweggenommen, indem es den Freispruch als bundesrechtswidrig beurteilt hat. Das Bundesgericht hob das freisprechende Urteil der Vorinstanz jedoch auf, weil der Beschwerdeführer den objektiven Tatbestand erfüllt und die Vorinstanz sich nicht zur subjektiven Seite der Tat geäussert hatte. Entsprechend hielt es in seinem Rückweisungsentscheid fest, die Vorinstanz habe die Erfüllung des subjektiven Tatbestandes durch den Beschwerdeführer zu prüfen (E. 4.).
Die Vorbringen des Beschwerdeführers gehen trotzdem fehl. Entgegen seiner Auffassung prüfte die Vorinstanz den subjektiven Tatbestand sehr wohl und legte ihre Erwägungen auf den S. 13-15 des angefochtenen Entscheides ausführlich dar. Die Vorinstanz war nicht gehalten, zur Begründung des subjektiven Tatbestandes die vom Beschwerdeführer beantragten Zeugen der A._ anzuhören. Dass sie sich bei der Prüfung der subjektiven Seite der Tat vorwiegend auf die Protokolle zwischen ihm und leitenden Mitarbeitern der A._ stützte, ist nicht zu beanstanden. Der Beschwerdeführer offenbarte bei diesen Gesprächen entgegen seinen Vorbringen nicht nur ein allgemein gehaltenes Unrechtsbewusstsein. Aufgrund des Vertriebsverhältnisses zwischen der B._ und der A._ sowie dem Wissen des Beschwerdeführers, die Vertriebsentschädigungen der B._ an die A._ abliefern zu müssen, hat er sich - wie die Vorinstanz zu Recht ausführt - wissentlich und willentlich auf Kosten der A._ bereichert und diese entsprechend geschädigt. Sein inkriminiertes Verhalten hat er laut den von der Vorinstanz beigezogenen Gesprächsprotokollen vom 13. und 14. März 2007 denn auch eingestanden. Die Vorinstanz stellte weder den Sachverhalt willkürlich fest noch verletzte sie den Untersuchungsgrundsatz und den Anspruch des Beschwerdeführers auf rechtliches Gehör.
1.5 Die Beschwerde ist abzuweisen, soweit darauf eingetreten werden kann. Bei diesem Verfahrensausgang trägt der Beschwerdeführer die Kosten des bundesgerichtlichen Verfahrens (<ref-law>).

Demnach erkennt das Bundesgericht:
1. Die Beschwerde wird abgewiesen, soweit darauf einzutreten ist.
2. Die Gerichtskosten von Fr. 2'000.-- werden dem Beschwerdeführer auferlegt.
3. Dieses Urteil wird den Parteien und dem Obergericht des Kantons Zürich, I. Strafkammer, schriftlich mitgeteilt.
Lausanne, 13. September 2012
Im Namen der Strafrechtlichen Abteilung
des Schweizerischen Bundesgerichts
Der Präsident: Mathys
Der Gerichtsschreiber: Keller