Sachverhalt:
A. Am 1. Mai 2009 betrat A.X._ unangemeldet die Wohnung seiner von ihm getrennt lebenden Ehefrau (nachfolgend: Privatklägerin), als diese auf dem Sofa sass. Zunächst kam es zu einer verbalen Auseinandersetzung. In dessen Verlauf soll er die Privatklägerin gepackt und ihr die Hand auf den Mund gelegt haben, als sie zu Schreien begonnen habe. Darauf habe diese ihm in den Zeigefinger gebissen. Während des folgenden Gerangels stiess A.X._ das Messer, das er mitgeführt hatte, drei Mal in ihren Oberkörper. Dadurch fügte er der Privatklägerin Verletzungen im Oberbauch, im Brustkorb (je zwei Zentimeter lang und ca. sieben Zentimeter tief) sowie auf der Höhe der Lendenwirbelsäule (rund zwei Zentimeter lang und ca. fünf Zentimeter tief) zu.
B. Das Bezirksgericht Uster verurteilte A.X._ am 19. Mai 2011 wegen versuchter vorsätzlicher Tötung zu einer Freiheitsstrafe von 8 1⁄2 Jahren. Es verpflichtete ihn, der Privatklägerin Fr. 2'020.-- Schadenersatz und eine Genugtuung von Fr. 35'000.--, je zuzüglich 5 % Zins seit dem 1. Mai 2009, zu bezahlen. Im Mehrbetrag verwies es das Schadenersatzbegehren auf den Zivilweg bzw. wies es die Genugtuungsforderung ab. Schliesslich zog das Bezirksgericht Uster das beschlagnahmte Messer ein.
Auf Berufung von A.X._ und der Staatsanwaltschaft IV des Kantons Zürich hin bestätigte das Obergericht des Kantons Zürich am 31. Januar 2012 das bezirksgerichtliche Urteil im Schuldpunkt und in Bezug auf die Zivilansprüche bzw. stellte dessen Rechtskraft fest. Es verurteilte A.X._ zu einer Freiheitsstrafe von 9 1⁄2 Jahren.
C. A.X._ führt Beschwerde in Strafsachen. Er beantragt sinngemäss, das Urteil des Obergerichts des Kantons Zürich sei aufzuheben. Er sei mit einer Freiheitsstrafe von 4 1⁄2 Jahren zu bestrafen. Die Genugtuung sei auf Fr. 15'000.--, zuzüglich Zins von 5 % ab dem 1. Mai 2009, zu reduzieren. Eventuell sei die Sache zur neuen Entscheidung an die Vorinstanz zurückzuweisen. A.X._ ersucht um Gewährung der unentgeltlichen Rechtspflege und Verbeiständung.

Erwägungen:
1. 1.1 Der Beschwerdeführer wirft der Vorinstanz in mehrfacher Hinsicht eine willkürliche Sachverhaltsfeststellung und Beweiswürdigung sowie Verletzung des Grundsatzes "in dubio pro reo" vor. Er macht im Wesentlichen geltend, die Privatklägerin habe die tätliche Auseinandersetzung mit dem Biss in seinen Finger ausgelöst (Beschwerde S. 4 ff.).
1.2 Die Sachverhaltsfeststellung der Vorinstanz kann nur gerügt werden, wenn sie offensichtlich unrichtig ist oder auf einer Rechtsverletzung im Sinne von Art. 95 BGG beruht und wenn die Behebung des Mangels für den Ausgang des Verfahrens entscheidend sein kann (Art. 97 Abs. 1 BGG; siehe auch Art. 105 Abs. 1 und 2 BGG). Offensichtlich unrichtig im Sinne von Art. 97 Abs. 1 BGG ist die Sachverhaltsfeststellung, wenn sie willkürlich ist (<ref-ruling> E. 4.2 S. 234 mit Hinweisen; zum Begriff der Willkür <ref-ruling> E. 7.1 mit Hinweisen). Dem Grundsatz "in dubio pro reo" kommt in seiner Funktion als Beweiswürdigungsregel im Verfahren vor dem Bundesgericht keine über das Willkürverbot von Art. 9 BV hinausgehende Bedeutung zu (<ref-ruling> E. 2a S. 41 mit Hinweisen).
Die Rüge der Verletzung von Grundrechten (einschliesslich der Willkür bei der Sachverhaltsfeststellung) muss in der Beschwerde anhand des angefochtenen Entscheids präzise vorgebracht und substanziiert begründet werden, andernfalls darauf nicht eingetreten wird (Art. 106 Abs. 2 BGG; <ref-ruling> E. 4.2.3 S. 5; <ref-ruling> E. 1.3.1; je mit Hinweisen).
Die Rüge der Verletzung von Grundrechten (einschliesslich der Willkür bei der Sachverhaltsfeststellung) muss in der Beschwerde anhand des angefochtenen Entscheids präzise vorgebracht und substanziiert begründet werden, andernfalls darauf nicht eingetreten wird (Art. 106 Abs. 2 BGG; <ref-ruling> E. 4.2.3 S. 5; <ref-ruling> E. 1.3.1; je mit Hinweisen).
1.3 1.3.1 Der Beschwerdeführer rügt, die Vorinstanz würdige die Beweise einseitig. Sie berücksichtige die Zeugenaussagen von C._ nicht, obwohl daraus hervorgehe, dass ihr die Privatklägerin einen anderen Tatablauf geschildert habe als den Strafverfolgungsbehörden. Zudem stützten diese Angaben seine Darstellung, die Privatklägerin habe ihn grundlos gebissen (Beschwerde S. 4-6 N. 4.1 und S. 10 N. 4.6).
Die Rügen sind unbegründet. Die Vorinstanz erwägt, für die Erstellung des angeklagten Sachverhalts seien die Aussagen des Beschwerdeführers und der Privatklägerin massgebend. Sie setzt sich mit den Zeugenaussagen von C._ auseinander und kommt zum Schluss, es könne nicht ohne weiteres darauf abgestellt werden. Deren Aussage, wonach ihr die Privatklägerin berichtet habe, sie (die Privatklägerin) sei auf den Beschwerdeführer losgegangen, betreffe eine Handlung, die nicht einmal der Beschwerdeführer behauptet habe. Dieser habe lediglich ausgeführt, die Privatklägerin habe ihn gebissen (Urteil S. 7 E. 2.4). Diese Erwägung ist zwar etwas missverständlich formuliert, da ein "Losgehen auf jemanden" auch durch einen Biss erfolgen kann. Allerdings sagte die Zeugin aus, "die Privatklägerin habe ihr gesagt, sie sei auf den Beschwerdeführer losgestürmt und dann habe er gestochen" (kant. Akten act. 13/17 S. 4). Die vorinstanzliche Feststellung, die Angaben der Zeugin würden weitergehen als die Schilderungen des Beschwerdeführers, ist angesichts des Wortlauts der Zeugenaussage nicht willkürlich. Der Beschwerdeführer behauptet denn auch nicht, er habe ausgesagt, die Privatklägerin sei auf ihn losgestürmt. Sein Einwand, er habe wiederholt erklärt, sie habe ihn grundlos gebissen, geht an der Sache vorbei. Nach dem Dargelegten ist auch die vorinstanzliche Schlussfolgerung nicht zu beanstanden, es sei nicht ohne weiteres auf die Aussagen von C._ abzustellen. Anzumerken ist, dass die Zeugin in der gleichen Einvernahme ebenso ausführte, sie glaube, die Privatklägerin sei zuerst auf den Beschwerdeführer losgestürmt, und danach habe er die Privatklägerin mit dem Messer gestochen (kant. Akten act. 13/17 S. 4).
1.3.2 Soweit der Beschwerdeführer einwendet, die Erwägung der Vorinstanz, in seinen Darstellungen des Ablaufs des Vorfalls und denjenigen der Privatklägerin bestünden letztlich keine grossen Unterschiede, sei nicht nachvollziehbar, erschöpfen sich seine Vorbringen in einer unzulässigen appellatorischen Kritik (Beschwerde S. 6 N. 4.2). Darauf ist nicht einzutreten. Dasselbe gilt, soweit er ausführt, wenn er unter Krafteinsatz bzw. mit grosser Wucht zugestochen hätte, wie die Vorinstanz annehme, wäre es zu tieferen Stichverletzungen gekommen (Beschwerde S. 11 N. 4.7).
1.3.3 Der Beschwerdeführer macht weiter geltend, die Feststellung der Vorinstanz, er habe die Privatklägerin auf ihre lediglich verbale Gegenwehr gepackt und tätlich angegriffen, sei offensichtlich falsch. Die Vorinstanz erstelle den Tatablauf unrichtig, weil sie seinen Aussagen an der Hafteinvernahme zu Unrecht eine zentrale Bedeutung zuschreibe. Diese Befragung sei unmittelbar nach der Tat erfolgt. Er habe sich in einem miserablen psychischen Zustand befunden und sich bei der Rückübersetzung nicht konzentrieren können. Dies gehe aus dem Protokoll nicht hervor, da seine Aussagen übersetzt und sinngemäss aufgezeichnet worden seien, wodurch Unklarheiten oder wirre Angaben korrigiert würden. Die Vorinstanz hätte vielmehr auf seine konstanten Aussagen an den späteren Einvernahmen abstellen müssen. Danach habe er der Privatklägerin nur seinen linken Zeigefinger auf den Mund gelegt, bevor diese ihn gebissen habe. Insofern sei die vorinstanzliche Feststellung, er habe die linke Hand an den Mund der Privatklägerin gehalten, und sie vor deren Biss an den Haaren gerissen, offensichtlich unrichtig (Beschwerde S. 7 ff. N. 4.3 f.).
Die Rügen sind unbegründet. Die Vorinstanz führt aus, die Schilderung des Beschwerdeführers unmittelbar nach der Tat zeige, dass er die Privatklägerin kurz nach seinem Erscheinen tätlich angegriffen habe, indem er sie auf ihre bloss verbale Gegenwehr hin gepackt habe. Gemäss seinen Aussagen habe die Privatklägerin ihn gefragt, weshalb er sich einmische, sie könne machen was sie wolle, worauf er sie gepackt habe. Als sie um Hilfe geschrien habe, habe er ihr den Mund zudrücken wollen, worauf die Privatklägerin ihm in den linken Zeigefinger gebissen habe. Darauf habe er sie an den Haaren gerissen. Es sei eine handgreifliche Auseinandersetzung entstanden (Urteil S. 11). Die Vorinstanz erwägt, der Beschwerdeführer habe nach der Tat zwar Stresssymptome gezeigt. Das bedeute jedoch nicht, dass seine durchwegs klar und logisch aufgebauten Aussagen in der Hafteinvernahme nicht glaubhaft seien. Es bestünden auch keine Hinweise auf wirre Angaben. Aufgrund der Tatnähe seien diese Ausführungen deshalb als besonders zuverlässig einzustufen (Urteil S. 11 f.). Indem der Beschwerdeführer darlegt, wie seine Aussagen aus seiner Sicht zu würdigen sind, vermag er keine Willkür darzutun. Sein Einwand, die Vorinstanz verkenne, dass unklare und wirre Angaben wegen der sinngemässen Protokollierung und allfälligen Korrektur bei der Übersetzung nicht offen zutage treten würden, ist unbehelflich. Bereits seine peniblen, teilweise eigenhändigen Berichtigungen auf dem von ihm unterschriebenen Protokoll der Hafteinvernahme zeigen, dass er sich in einem aussagefähigen Zustand befand (kant. Akten act. 11/1 S. 5 ff.), selbst wenn er gemäss Protokoll der ärztlichen Untersuchung "ausgeprägt beeinträchtigt" war (kant. Akten act. 19/3). Es ist nicht zu beanstanden, dass die Vorinstanz auf die tatnäheren Aussagen des Beschwerdeführers abstellt, da sie willkürfrei zum Schluss gelangen durfte, diese seien klar, logisch aufgebaut, enthielten keine Hinweise auf wirre Angaben und seien glaubhaft. Mithin ist auch das Vorbringen unbegründet, es sei von einer Notwehrsituation auszugehen, weil der Biss nicht als Abwehr gegen seinen Angriff erfolgt sei, sondern im Gegenteil selber einen tätlichen Übergriff darstelle (Beschwerde S. 12 N. 5.2).
1.3.4 Die Vorinstanz hält fest, das Messer sei durch eine Scheide geschützt gewesen, die der Beschwerdeführer gebastelt habe. Ein um eine Gürtelspitze gewickeltes Klebeband habe den Messergriff umschlossen und das Messer durch die Klebewirkung zusätzlich fixiert (Urteil S. 14 E. 2.6.5.2). Insofern ist es entgegen der Auffassung des Beschwerdeführers nicht willkürlich (Beschwerde S. 9 N. 4.5), dass die Vorinstanz erwägt, das Messer habe nur mit grosser Konzentration aus der Scheide gezogen werden können, und sie seinen Einwand, es habe unter ihm gelegen und sei so eingeklemmt gewesen, dass es beim Hervorziehen ohne Einwirkung aus der Scheide geraten sei, als lebensfremd einschätzt.
1.4 Insgesamt ergibt sich aus der Beschwerde nicht, inwiefern die vorinstanzliche Beweiswürdigung willkürlich oder der Grundsatz "in dubio pro reo" verletzt sein soll.
2. 2.1 Der Beschwerdeführer beanstandet, die Vorinstanz nehme zu Unrecht einen vollendeten Tötungsversuch an. Gemäss Gutachten habe für die Privatklägerin aufgrund der Verletzungen keine konkrete Lebensgefahr bestanden. Von seinem Handeln sei er sogleich zurückgetreten, nachdem sie ihn angesprochen habe. Daher sei von einem unvollendeten Versuch auszugehen (Beschwerde S. 11 N. 5.1).
2.2 Ein vollendeter Versuch nach Art. 22 Abs. 1 StGB liegt vor, wenn die strafbare Tätigkeit zu Ende geführt wird, aber der tatbestandsmässige Erfolg nicht eintritt. Die Abgrenzung des vollendeten vom unvollendeten Versuch ist auf der Grundlage des konkreten Tatplans vorzunehmen. Es ist zu fragen, ob der Täter alle Voraussetzungen geschaffen hat, die nach seinem Plan zum Eintritt des Erfolges hätten führen sollen (Urteil 6S.46/2005 vom 2. Februar 2006 E. 7.4.2, nicht publ. in: <ref-ruling>). Führt der Täter aus eigenem Antrieb die strafbare Tätigkeit nicht zu Ende oder trägt er dazu bei, die Vollendung der Tat zu verhindern, so kann das Gericht die Strafe mildern oder von einer Bestrafung absehen (Art. 23 Abs. 1 StGB).
2.3 Auf die Beschwerde kann nicht eingetreten werden, soweit der Beschwerdeführer lediglich geltend macht, es liege nur ein unvollendeter Versuch vor. Nach der bundesgerichtlichen Rechtsprechung besteht angesichts der grundsätzlich fehlenden praktischen Bedeutung der Unterscheidung zwischen unvollendetem und vollendetem Versuch kein rechtlich geschütztes Interesse an der Aufhebung des Entscheids in diesem Punkt (zum alten Recht <ref-ruling> E. 1b S. 100; Urteil 6P.232/2006 vom 5. Juli 2007 E. 7.2.2, nicht publ. in: <ref-ruling>). Soweit der Beschwerdeführer indes geltend machen will, es liege ein Rücktritt i.S.v. Art. 23 Abs. 1 StGB vor, sind seine Einwände unbegründet. Nach den Feststellungen der Vorinstanz waren die Stichwunden der Privatklägerin, die ihr der Beschwerdeführer zufügte, grundsätzlich geeignet, deren Tod zu bewirken (Urteil S. 18 f. E. 2.2.2 f.). Namentlich die Verletzungen im Brust- und Bauchraum waren unmittelbar lebensbedrohend (Antworten 5 und 6 im ärztlichen Befund vom 13. Mai 2009, kant. Akten act. 15/3 S. 2). Die Vorinstanz erwägt zu Recht, der Umstand, dass der Beschwerdeführer die Privatklägerin ins Spital gefahren habe, betreffe das Nachtatverhalten, während der dem Beschwerdeführer vorgeworfene (vollendete) Tötungsversuch die Handlung davor, nämlich das mehrmalige Zustechen, betreffe (Urteil S. 23 E. 2.3.3 und E. 2.4). Nach dem wiederholten Zustechen in den Oberkörper der Privatklägerin, wodurch ihr der Beschwerdeführer unmittelbar lebensbedrohliche Verletzungen zufügte, kann von einem Rücktritt vom Tötungsversuch nicht die Rede sein. Überdies liess er von der Privatklägerin erst ab, als diese ihn ansprach, weshalb auch kein Handeln aus eigenem Antrieb vorliegt.
3. 3.1 Der Beschwerdeführer kritisiert die Strafzumessung. Er macht insbesondere geltend, die Vorinstanz beachte nicht, dass lediglich ein versuchtes und eventualvorsätzliches Handeln vorliege. Sodann berücksichtige sie zu Unrecht gewisse strafmindernde Faktoren nicht (wie seine schwierigen persönlichen Verhältnisse und sein "Wohlverhalten" vor sowie nach der Tat) bzw. nicht angemessen (z.B. das Nachtatverhalten, sein Geständnis und seine Kooperation). Daher sei die ausgesprochene Freiheitsstrafe von 9 1⁄2 Jahren zu hoch. Als angemessen erweise sich eine Freiheitsstrafe von 4 1⁄2 Jahren (Beschwerde S. 13 ff. N. 6).
Auf die Beschwerde ist nicht einzutreten, soweit der Beschwerdeführer der Strafzumessung seine eigene tatsächliche Würdigung zugrunde legt. Dies ist der Fall, wenn er ausführt, es sei erst aufgrund des Bisses zu einer tätlichen Auseinandersetzung gekommen und sein Tatmotiv sei nicht Wut oder Kränkung gewesen, er habe nur auf den Biss reagiert bzw. diesen abgewehrt (Beschwerde S. 13 N. 6.2.a und S. 14 N. 6.2.d).
3.2 Die Grundsätze der Strafzumessung hat das Bundesgericht wiederholt dargelegt (<ref-ruling> E. 5.4 ff. mit Hinweisen).
3.3 Die Vorinstanz setzt sich bei der Strafbemessung mit den wesentlichen schuldrelevanten Komponenten auseinander und würdigt sämtliche Zumessungsfaktoren zutreffend. Es ist nicht ersichtlich, dass sie sich von unmassgeblichen Aspekten hätte leiten lassen oder wesentliche Gesichtspunkte nicht berücksichtigt hätte. Auf ihre Ausführungen kann verwiesen werden (Urteil S. 28 ff.).
3.3 Die Vorinstanz setzt sich bei der Strafbemessung mit den wesentlichen schuldrelevanten Komponenten auseinander und würdigt sämtliche Zumessungsfaktoren zutreffend. Es ist nicht ersichtlich, dass sie sich von unmassgeblichen Aspekten hätte leiten lassen oder wesentliche Gesichtspunkte nicht berücksichtigt hätte. Auf ihre Ausführungen kann verwiesen werden (Urteil S. 28 ff.).
3.4 3.4.1 Der Beschwerdeführer rügt, die Vorinstanz berücksichtige nicht genügend, dass er die Tat nur versucht habe (Beschwerde S. 13 N. 6.2.b). Der Umfang der zulässigen Reduktion der Strafe hängt unter anderem von den tatsächlichen Folgen der Tat und der Nähe des tatbestandsmässigen Erfolgs ab (zum alten Recht <ref-ruling> E. 2b S. 103; <ref-ruling> E. 1b S. 54). Die Vorinstanz stellt fest, für die Privatklägerin habe aufgrund der Verletzung des Brust- und des Bauchraums eine potenzielle [unmittelbare] Lebensgefahr bestanden. Die tatsächlichen Folgen der Tat seien beträchtlich. Die Privatklägerin habe Verletzungen mit bleibenden Narben erlitten. Sie habe eine Operation und ärztliche Behandlungen über sich ergehen lassen müssen. Zudem sei ein mehrtägiger Spitalaufenthalt erforderlich gewesen. Hinzu kämen die erlittenen Schmerzen und die anhaltenden psychischen Folgen. Im Lichte dieser Umstände erwägt die Vorinstanz zutreffend, die versuchte Tatbegehung führe nur zu einer geringen Strafreduktion (Urteil S. 30 f. E. 5.1.1 und E. 5.1.4).
3.4.2 Die Erwägung der Vorinstanz, der Beschwerdeführer habe "nur" eventualvorsätzlich gehandelt, was auch die erste Instanz berücksichtigt habe (Urteil S. 31 E. 5.2.1), weist darauf hin, dass auch sie diesen Umstand in die Strafbemessung einbezieht.
3.4.3 Der Beschwerdeführer ist nicht zu hören, soweit er im Zusammenhang mit dem Tatmotiv geltend macht, die Vorinstanz mache aus zwei Strafminderungsfaktoren lediglich einen und berücksichtige diesen überdies zu wenig entlastend (Beschwerde S. 14 N. 6.2.e). Er setzt sich nicht mit den diesbezüglichen Erwägungen der Vorinstanz auseinander und genügt damit den Begründungsanforderungen von Art. 42 Abs. 2 BGG nicht (Urteil S. 35 E. 5.2.3).
3.4.4 Zu den persönlichen Verhältnissen des Beschwerdeführers erwägt die Vorinstanz, aus dessen Biografie gehe für die Strafzumessung nichts Relevantes hervor (Urteil S. 35 f. E. 6.1). Es ist nicht zu beanstanden, dass sie seine persönlichen Verhältnisse trotz der familiären Schwierigkeiten als neutral bewertet. Ausserdem übersieht der Beschwerdeführer (Beschwerde S. 15 N. 6.3.e), dass die Vorinstanz ihm aufgrund seiner psychischen Instabilität eine leichte Entlastung zugesteht (Urteil S. 35 E. 5.2.3).
3.4.5 Der Beschwerdeführer scheint zu verkennen (Beschwerde S. 16 N. 6.3.b), dass das straffreie Verhalten während des hängigen Verfahrens, wie auch die Vorstrafenlosigkeit (<ref-ruling>), grundsätzlich nicht strafmindernd zu qualifizieren sind (Urteile 6B_572/2010 vom 18. November 2010 E. 4.4; 6B_87/2010 vom 17. Mai 2010 E. 5.4; je mit Hinweisen). Dass sich der Beschwerdeführer bis zur Tat wohlverhielt und sich auch danach nichts mehr zuschulden kommen liess, bewertet die Vorinstanz zutreffend als neutral (Urteil S. 36 E. 6.2 f.).
3.4.6 Die Beschwerde ist unbegründet, soweit der Beschwerdeführer geltend macht, die Vorinstanz gewichte sein Geständnis und die Reue sowie Kooperation nicht ausreichend (Beschwerde S. 16 f. N. 6.3.d). Die Vorinstanz hält dem Beschwerdeführer zugute, dass er sich von Anfang an geständig und kooperativ zeigte. Indessen berücksichtigt sie auch, dass seine Täterschaft aktenkundig war, weshalb ein Leugnen wenig sinnvoll gewesen wäre. Ferner stellt sie zu seinen Gunsten in Rechnung, dass er auch Reue und Einsicht bekundete, obwohl er in der Untersuchung sein Tatvorgehen bisweilen zu bagatellisieren versuchte (Urteil S. 36 E. 6.3). Dass die Vorinstanz diese Strafzumessungsfaktoren weniger stark gewichtet als es der Beschwerdeführer für richtig hält, stellt für sich alleine keine Verletzung von Bundesrecht dar. Geständnisse können zwar strafmindernd berücksichtigt werden, namentlich wenn sie Ausdruck von Einsicht und Reue des Täters sind. Ein Verzicht auf Strafreduktion kann sich jedoch aufdrängen, wenn das Geständnis die Strafverfolgung nicht erleichtert hat, weil der Täter z.B. nur aufgrund einer erdrückenden Beweislage geständig war (Urteil 6B_473/2011 vom 13. Oktober 2011 E. 5.4 mit Hinweisen).
3.4.7 Die Beschwerde ist weiter abzuweisen, soweit der Beschwerdeführer rügt, die Vorinstanz verletze ihr Ermessen, indem sie seine sofortige und umfassende Hilfestellung unmittelbar nach der Tat nicht mit einer Strafreduktion von einem Drittel der Einsatzstrafe würdige (Beschwerde S. 16 N. 6.3.c). Es ist nicht zu beanstanden und liegt im Ermessen der Vorinstanz, das vorbildliche Nachtatverhalten des Beschwerdeführers mit einer "merklichen" Strafminderung zu würdigen (Urteil S. 36 E. 6.3)
3.5 Die vorinstanzliche Strafzumessung hält insgesamt vor Bundesrecht stand.
4. Der Beschwerdeführer begründet seinen Antrag auf Reduzierung der Genugtuungszahlung an die Privatklägerin mit der von der willkürfreien Sachverhaltsfeststellung der Vorinstanz abweichenden Version, die Privatklägerin trage ein Mitverschulden, da sie die tätliche Auseinandersetzung mit ihrem Biss verursacht habe (Beschwerde S. 17 N. 7). Dass die Vorinstanz die Genugtuung aus anderen Gründen bundesrechtswidrig bemesse, macht er nicht geltend und ist auch nicht ersichtlich. Auf die diesbezüglichen Erwägungen im angefochtenen Urteil kann verwiesen werden (Urteil S. 38 f.).
5. Die Beschwerde ist abzuweisen, soweit darauf eingetreten werden kann. Der Beschwerdeführer wird ausgangsgemäss kostenpflichtig (Art. 66 Abs. 1 BGG). Sein Gesuch um unentgeltliche Rechtspflege und Verbeiständung ist abzuweisen, da die Beschwerde von vornherein aussichtslos war (Art. 64 Abs. 1 BGG e contrario). Den angespannten finanziellen Verhältnissen des Beschwerdeführers ist mit reduzierten Gerichtskosten Rechnung zu tragen (Beschwerde S. 4 und act. 2; 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. 1'600.-- werden dem Beschwerdeführer auferlegt.
4. Dieses Urteil wird den Parteien und dem Obergericht des Kantons Zürich, I. Strafkammer, schriftlich mitgeteilt.
Lausanne, 1. Februar 2013
Im Namen der Strafrechtlichen Abteilung
des Schweizerischen Bundesgerichts
Der Präsident: Mathys
Die Gerichtsschreiberin: Pasquini