Sachverhalt:
A. Mit Verfügung vom 17. Dezember 2002 sprach die IV-Stelle Schwyz der 1963 geborenen C._ ab 1. Juli 2001 eine halbe Rente der Invalidenversicherung zu. Das Verwaltungsgericht des Kantons Schwyz bestätigte mit Entscheid vom 26. August 2003 die Rentenzusprache bei einem Invaliditätsgrad von 62 %. Die dagegen erhobene Verwaltungsgerichtsbeschwerde wies das Eidgenössische Versicherungsgericht mit Urteil vom 24. Juni 2004 ab.
Im September 2004 leitete die Verwaltung von Amtes wegen ein Revisionsverfahren ein, traf entsprechende Abklärungen und führte das Vorbescheidverfahren durch. Mit Verfügung vom 22. August 2007 sprach sie C._ ab 1. Januar 2004 eine Dreiviertelrente zu und hob diese auf den 30. September 2007 auf mit der Begründung, der Gesundheitszustand der Versicherten habe sich verbessert.
B. Die dagegen erhobene Beschwerde wies das Verwaltungsgericht des Kantons Schwyz mit Entscheid vom 19. Februar 2008 ab.
C. C._ lässt Beschwerde in öffentlich-rechtlichen Angelegenheiten führen und beantragen, der Entscheid vom 19. Februar 2008 sei aufzuheben und ihr sei eine ganze Rente zuzusprechen; eventualiter sei die Sache zur weiteren medizinischen Abklärung zurückzuweisen; subeventualiter sei ein Obergutachten einzuholen. Ferner lässt sie um unentgeltliche Rechtspflege ersuchen.
Die IV-Stelle schliesst auf Abweisung der Beschwerde, während das kantonale Gericht und das Bundesamt für Sozialversicherungen auf eine Vernehmlassung verzichten.

Erwägungen:
1. Die Beschwerde in öffentlich-rechtlichen Angelegenheiten (<ref-law>) kann wegen Rechtsverletzung gemäss Art. 95 und Art. 96 BGG erhoben werden. Das Bundesgericht legt seinem Urteil den Sachverhalt zugrunde, den die Vorinstanz festgestellt hat (<ref-law>). Es kann die Sachverhaltsfeststellung der Vorinstanz nur berichtigen oder ergänzen, wenn sie offensichtlich unrichtig ist oder auf einer Rechtsverletzung im Sinne von Artikel 95 beruht (<ref-law>).
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 oder mit einer von der Argumentation der Vorinstanz abweichenden Begründung abweisen (Urteil 9C_294/2007 vom 10. Oktober 2007 E. 2 mit Hinweis; vgl. <ref-ruling> E. 1.4 S. 140).
2. 2.1 Ändert sich der Invaliditätsgrad einer Rentenbezügerin oder eines Rentenbezügers erheblich, so wird die Rente von Amtes wegen oder auf Gesuch hin für die Zukunft entsprechend erhöht, herabgesetzt oder aufgehoben (<ref-law>). Anlass zur Rentenrevision gibt jede wesentliche Änderung in den tatsächlichen Verhältnissen seit Zusprechung der Rente, die geeignet ist, den Invaliditätsgrad und damit den Anspruch zu beeinflussen. Insbesondere ist die Rente bei einer wesentlichen Änderung des Gesundheitszustandes oder der erwerblichen Auswirkungen des an sich gleich gebliebenen Gesundheitszustandes revidierbar (<ref-ruling> E. 3.5 S. 349 mit Hinweisen). Dagegen stellt die blosse unterschiedliche Beurteilung der Auswirkungen eines im Wesentlichen unverändert gebliebenen Gesundheitszustandes auf die Arbeitsfähigkeit für sich allein genommen keinen Revisionsgrund im Sinne von <ref-law> dar (Urteil 9C_552/2007 vom 17. Januar 2008 E. 3.1.2 mit Hinweisen).
Zeitlicher Referenzpunkt für die Prüfung einer anspruchserheblichen Änderung bildet die letzte (der versicherten Person eröffnete) rechtskräftige Verfügung, welche auf einer materiellen Prüfung des Rentenanspruchs mit rechtskonformer Sachverhaltsabklärung, Beweiswürdigung und (bei Anhaltspunkten für eine Änderung in den erwerblichen Auswirkungen des Gesundheitszustands) Durchführung eines Einkommensvergleichs beruht (<ref-ruling> E. 5.4 S. 114).
2.2 Innerhalb eines Jahres seit Inkrafttreten der 4. IV-Revision am 1. Januar 2004 waren einzig Renten, die auf einem Invaliditätsgrad von weniger als 40 % beruhten sowie bestimmte ganze Renten voraussetzungslos einer Revision zu unterziehen (lit. d Abs. 3 und lit. f der Schlussbestimmungen zur Änderung des IVG vom 21. März 2003; vgl. auch Urteil 9C_552/2007 vom 17. Januar 2008 E. 3.2).
3. 3.1 Nach Auffassung der Vorinstanz ist in Würdigung aller seit 2. Februar 2001 erstatteten ärztlichen Berichte auf das von der IV-Stelle eingeholte interdisziplinäre Gutachten der Dres. med. L._ sowie U._ und O._ vom 6. Februar 2007 (IV-Gutachten) abzustellen. Darauf gestützt habe die Verwaltung zu Recht einen rentenausschliessenden Invaliditätsgrad von 32 % angenommen. Im angefochtenen Entscheid gibt es jedoch keinerlei Ausführungen zum Prozessthema der Rentenrevision und deren Voraussetzungen.
Der vorinstanzliche Entscheid verletzt in zweifacher Hinsicht Bundesrecht: Einerseits verkennt das kantonale Gericht, dass die revisionsweise Anpassung der Invalidenrente nach <ref-law> Tatsachenänderungen (insbesondere des Gesundheitszustandes oder dessen erwerblicher Auswirkungen) im massgeblichen Vergleichszeitraum voraussetzt (E. 2.1). Andererseits hat die Vorinstanz dazu keinerlei Feststellungen getroffen, die für das Bundesgericht verbindlich wären (E. 1). Der angefochtene Entscheid enthält eine Neubeurteilung der invaliditätsmässigen Voraussetzungen, was indessen für eine revisionsweise (<ref-law>) Herabsetzung der Invalidenrente nicht genügt (vgl. Urteil 9C_114/2008 vom 30. April 2008 E. 2.1). Ausserdem liegt kein übergangsrechtlicher Ausnahmetatbestand für eine voraussetzungslose Rentenrevision (E. 2.2) vor. Hingegen hat die Vorinstanz zu Recht die wiedererwägungsweise Anpassung der Rente (<ref-law>) nicht geprüft, eine solche ist nach materieller Beurteilung des Rentenanspruchs durch ein Gericht nicht zulässig.
3.2 Die ursprüngliche Rentenzusprache erfolgte gestützt auf die diversen Berichte der Klinik B._ sowie denjenigen des sozialpsychiatrischen Dienstes (SPD) vom 5. November 2001 (Urteil des Eidg. Versicherungsgerichts I 644/03 vom 24. Juni 2004 E. 2.2). Für den revisionsrechtlich relevanten Zeitraum vom 17. Dezember 2002 bis 22. August 2007 liegen mehrere medizinische Berichte bei den Akten. Die Dres. med. S._ und K._ attestierten in ihren Berichten vom 31. Juli 2006 resp. 6. November 2005 eine Verschlechterung des Gesundheitszustandes, während der SPD im Bericht vom 13. März 2006 eine seit Jahren "weitgehend stabile Symptomatik" feststellte und Frau Dr. med. M._ im Bericht vom 27. September 2004 den Gesundheitszustand als stationär bezeichnete. Die übrigen Berichte enthalten keine Beurteilung der Entwicklung des Gesundheitszustandes. Der regionale ärztliche Dienst (RAD) ist der Auffassung, im IV-Gutachten sei eine Verbesserung des Gesundheitszustandes seit Januar 2007 ausgewiesen; eine entsprechende Begründung fehlt jedoch. In Bezug auf die Frage nach einer Änderung der Befunde seit 2001 hielten die Dres. med. U._ und O._ im IV-Gutachten lediglich fest, ihre Feststellungen (leichte depressive Episode, Symptomausweitung im Sinne von psychologischen Faktoren oder Verhaltensfaktoren bei andernorts klassifizierten Krankheiten sowie eine Akzentuierung der Persönlichkeit mit histrionischen Zügen) entsprächen einer anderen diagnostischen Einschätzung als im psychiatrischen Gutachten des SPD vom 5. Januar (recte: November) 2001. Eine andere diagnostische Beurteilung weitgehend unveränderter Befunde und die daraus resultierende geringere Arbeitsunfähigkeit bedeuten jedoch keine Veränderung des Gesundheitszustandes (E. 2.1).
3.3 Angesichts der widersprüchlichen Aktenlage lassen sich die fehlenden vorinstanzlichen Sachverhaltsfeststellungen nicht ergänzen (E. 1). Die Frage nach einer wesentlichen Änderung des Gesundheitszustandes seit der ursprünglichen Rentenzusprache am 17. Dezember 2002 ist aufgrund einer medizinischen Beurteilung zu prüfen. Allenfalls sind andere Voraussetzungen einer revisionsweisen Rentenanpassung (vgl. <ref-ruling> E. 3.5 S. 349) abzuklären. Die Sache ist daher zur Ergänzung des Sachverhalts und zum Neuentscheid an die Verwaltung zurückzuweisen.
4. Dem Ausgang des Verfahrens entsprechend hat die Beschwerdegegnerin die Gerichtskosten zu tragen (<ref-law>) und der Beschwerdeführerin eine Parteientschädigung zu bezahlen (<ref-law>). Deren Gesuch um unentgeltliche Rechtspflege ist demzufolge gegenstandslos.

Demnach erkennt das Bundesgericht:
1. Die Beschwerde wird teilweise gutgeheissen. Der Entscheid des Verwaltungsgerichts des Kantons Schwyz vom 19. Februar 2008 und die Verfügung der IV-Stelle Schwyz vom 22. August 2007 werden aufgehoben. Die Sache wird an die IV-Stelle Schwyz zurückgewiesen, damit sie, nach erfolgter Abklärung im Sinne der Erwägungen, über den Anspruch auf eine Rente der Invalidenversicherung neu verfüge. Im Übrigen wird die Beschwerde abgewiesen.
2. Die Gerichtskosten von Fr. 500.- werden der Beschwerdegegnerin auferlegt.
3. Die Beschwerdegegnerin hat die Beschwerdeführerin für das bundesgerichtliche Verfahren mit Fr. 2500.- zu entschädigen.
4. Die Sache wird zur Neuverlegung der Kosten und der Parteientschädigung des vorangegangenen Verfahrens an das Verwaltungsgericht des Kantons Schwyz zurückgewiesen.
5. Dieses Urteil wird den Parteien, dem Verwaltungsgericht des Kantons Schwyz, der Ausgleichskasse des Kantons Schwyz und dem Bundesamt für Sozialversicherungen schriftlich mitgeteilt.
Luzern, 18. August 2008
Im Namen der II. sozialrechtlichen Abteilung
des Schweizerischen Bundesgerichts
Der Präsident: Die Gerichtsschreiberin:
Meyer Dormann