Erwägungen:
1.
X._ wird vorgeworfen, am Abend des 4. Juni 2011 mit seiner 12-jährigen Stieftochter oral verkehrt zu haben.
Das Kreisgericht Werdenberg-Sarganserland verurteilte X._ am 26. Juli 2012 wegen sexuellen Handlungen mit einem Kind und sexueller Nötigung zu einer bedingten Freiheitsstrafe von zwei Jahren. Am 20. März 2013 hiess das Kantonsgericht St. Gallen die Berufung von X._ gut und sprach ihn von den Vorwürfen frei. Das Bundesgericht hiess die von der Staatsanwaltschaft des Kantons St. Gallen geführte Beschwerde in Strafsachen am 25. August 2014 gut, hob den kantonsgerichtlichen Entscheid auf und wies die Sache zur neuen Entscheidung an das Kantonsgericht zurück (Verfahren 6B_644/2013).
Dieses sprach X._ am 21. April 2015 von der Anklage der sexuellen Nötigung frei und verurteilte ihn wegen sexuellen Handlungen mit einem Kind zu einer bedingten Freiheitsstrafe von 21 Monaten. Es wies sein Entschädigungsbegehren ab und auferlegte ihm zwei Drittel der Verfahrenskosten.
X._ beantragt mit Beschwerde in Strafsachen im Hauptpunkt, das kantonsgerichtliche Urteil sei teilweise aufzuheben und er vom Vorwurf der sexuellen Handlungen mit einem Kind freizusprechen. Es sei ihm eine Entschädigung für die erstandene Untersuchungshaft zuzusprechen. Ferner ersucht er um unentgeltliche Rechtspflege und Verbeiständung.
2.
Im Falle eines bundesgerichtlichen Rückweisungsentscheids hat die mit der neuen Entscheidung befasste kantonale Instanz ihrem Urteil die rechtliche Beurteilung, mit der die Rückweisung begründet wird, zugrunde zu legen. Jene bindet auch das Bundesgericht, falls ihm die Sache erneut unterbreitet wird. Aufgrund dieser Bindungswirkung ist es den erneut mit der Sache befassten Gerichten wie auch den Parteien - abgesehen von allenfalls zulässigen Noven - verwehrt, der Überprüfung einen anderen als den bisherigen Sachverhalt zu Grunde zu legen oder die Sache unter rechtlichen Gesichtspunkten zu prüfen, die im Rückweisungsentscheid ausdrücklich abgelehnt oder überhaupt nicht in Erwägung gezogen worden sind. Die neue Entscheidung der kantonalen Instanz ist somit auf diejenige Thematik beschränkt, die sich aus den bundesgerichtlichen Erwägungen als Gegenstand der neuen Beurteilung ergibt. Das Verfahren wird nur insoweit neu in Gang gesetzt, als dies notwendig ist, um den verbindlichen Erwägungen des Bundesgerichts Rechnung zu tragen (<ref-ruling> E. 2 S. 335 f. mit Hinweisen; vgl. hierzu auch Urteile 6B_535/2015 vom 26. August 2015 E. 1.1; 6B_296/2014 vom 20. Oktober 2014 E. 1.2.2; 6B_372/2011 vom 12. Juli 2011 E. 1.1.2).
3.
In seinem Rückweisungsentscheid vom 25. August 2014 gelangt das Bundesgericht zum Schluss, dass sich die Sachverhaltsfeststellung des Kantonsgerichts im Entscheid vom 20. März 2013 aufgrund der aktenmässigen Beweislage als willkürlich erweist. Die Aussagen des Nachbarn zum Geschehensablauf seien vom Beschwerdeführer mit Ausnahme der Beteiligung seiner Stieftochter vollumfänglich bestätigt worden. Anhaltspunkte oder Indizien, dass der Nachbar die Stieftochter mit deren Mutter verwechselt haben könnte, bestünden nicht. Unstreitig sei, dass das Mädchen und seine Mutter sich äusserlich (in Statur, Haarfarbe und Frisur) zum Zeitpunkt der sexuellen Handlung nicht ähnelten. Anlässlich des Augenscheins habe der Nachbar problemlos die beiden erwachsenen, bei der Nachstellung des Geschehens mitwirkenden Polizistinnen unterscheiden können. Die allenfalls verbleibenden theoretischen Zweifel der Vorinstanz erlaubten auch in Beachtung des Grundsatzes "in dubio pro reo" nicht, davon auszugehen, der Beschwerdeführer habe sich nicht von seiner Stieftochter, sondern seiner Partnerin oral befriedigen lassen (Urteil 6B_644/2013 vom 25. August 2014 E. 1.9).
Demnach stellte das Bundesgericht in seinem Rückweisungsentscheid den Sachverhalt angesichts der besonderen konkreten Umstände ausnahmsweise verbindlich fest. Wie die Vorinstanz zutreffend erwägt, ist diese Beurteilung für sie im Rückweisungsverfahren bindend. Gestützt darauf gelangt sie zum Schluss, dass sich der Vorfall in tatsächlicher Hinsicht so abspielte, wie er in der Anklageschrift umschrieben wird. Sie stellt fest, dass weder Noven vorgebracht noch neue Erkenntnisse vorliegen würden. Die Beweisanträge des Beschwerdeführers weist sie mit der Begründung ab, ihrer Beurteilung sei der Sachverhalt zu unterstellen, wie er vom Bundesgericht verbindlich vorgegeben worden sei (Urteil S. 6 f.).
4.
Der Beschwerdeführer sieht seinen Anspruch auf ein faires Verfahren (Art. 6 Ziff. 1 EMRK) und die Unschuldsvermutung (<ref-law> sowie Art. 6 Ziff. 2 EMRK) verletzt. Er argumentiert, das Bundesgericht habe die Beweise im Urteil vom 25. August 2014 willkürlich gewürdigt, und zeigt ausführlich auf, wie diese aus seiner Sicht richtigerweise zu würdigen wären. Schliesslich macht er geltend, die Vorinstanz habe seine Beweisanträge zu Unrecht abgewiesen.
Das Bundesgericht äusserte sich in seinem Rückweisungsentscheid abschliessend zu der Sachverhaltsfeststellung bzw. Beweiswürdigung des zu beurteilendes Falles. Da es an seinen eigenen Entscheid gebunden ist, kann es darauf nicht zurückkommen. Auf das Begehren des Beschwerdeführers, das Bundesgericht solle eine Neubeurteilung vornehmen (vgl. Beschwerde S. 4), kann daher nicht eingetreten werden. Im Übrigen wären die Ausführungen des Beschwerdeführers ungeeignet, Willkür darzulegen, da sie sich in einer unzulässigen appellatorischen Kritik erschöpfen (vgl. Art. 42 Abs. 2 und Art. 106 Abs. 2 BGG). Soweit er sein Recht auf ein faires Verfahren verletzt sieht, weil die Vorinstanz seine Beweisanträge abweist, ist die Beschwerde unbegründet. Die Vorinstanz ist an die Sachverhaltsfeststellung des Bundesgerichts gebunden, weshalb sich weitere Beweiserhebungen erübrigen.
Sein Entschädigungsbegehren begründet der Beschwerdeführer einzig mit dem beantragten Freispruch. Darauf ist nicht weiter einzugehen.
5.
Die Beschwerde ist im Verfahren nach <ref-law> abzuweisen, soweit darauf eingetreten werden kann.
Die Gerichtskosten sind dem Beschwerdeführer aufzuerlegen (<ref-law>). Sein Gesuch um unentgeltliche Rechtspflege und Verbeiständung ist in Anwendung von <ref-law> abzuweisen, weil die Rechtsbegehren aussichtslos erschienen. Der finanziellen Lage des Beschwerdeführers ist bei der Bemessung der Gerichtskosten Rechnung zu tragen (<ref-law>).

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. 800.-- werden dem Beschwerdeführer auferlegt.
4.
Dieses Urteil wird den Parteien und dem Kantonsgericht St. Gallen, Strafkammer, schriftlich mitgeteilt.
Lausanne, 21. Januar 2016
Im Namen der Strafrechtlichen Abteilung
des Schweizerischen Bundesgerichts
Das präsidierende Mitglied: Oberholzer
Die Gerichtsschreiberin: Andres