Sachverhalt: A. A.a Der Kanton Waadt (Beklagter, Beschwerdegegner) schrieb im Juli 1993 zusammen mit dem Kanton Freiburg das Projekt "Tunnels d'Arrissoules" auf der Autobahnstrecke zwischen Yverdon-les-Bains und Payerne öffentlich zur Vergabe aus. Der Tunnel besteht aus zwei Röhren von je 3 km Länge, wovon 2'860 m mit einer Tunnelbohrmaschine durchstochen wurden. Das in den Ausschreibungsunterlagen beschriebene Amtsprojekt wurde gemäss Vorgaben der Bauherrschaft von einer Ingenieurgemeinschaft (A.Y._ AG, B.Y._ SA; C.Y._ SA) ausgearbeitet, welche die Planung und Leitung der Arbeiten in den Bereichen Bauingenieurwesen und Elektromechanik besorgte. Zur Ausschreibung gelangte ein Projekt mit u.a. den folgenden Eigenschaften: a) Tunnel-Normalprofil mit drainiertem (entwässertem) Abdichtungssystem inkl. zwei (äusseren) Längsdrainageleitungen mit bewehrten (Profil Typ II: 33'800 m3 [5'575 m]) und unbewehrten (Profil Typ I: 660 m3 [100 m]) Teilen des Sohlgewölbes [d.h. des unteren Gewölbeteils der Beton-Innenschale des Tunnels] mit in der Sohlauffüllung verlegten (inneren) Längsdrainageleitungen links und rechts des vorfabrizierten Technikkanals mit Wartungs- bzw. Putzschächten. b) Personen-Querverbindungen mit drainiertem Abdichtungssystem und seitlichen Längssickerleitungen mit horizontaler, bewehrter Bodenplatte, vertikalen, unbewehrten Seitenwänden und oberem unbewehrtem Gewölbe in der Form eines Hufeisens. Nach den Ausschreibungsunterlagen waren Unternehmervarianten zugelassen. Nach den damals anwendbaren Weisungen für das Vorgehen bei Submission, Vergebung und Ausführung von Arbeiten und Lieferungen für Nationalstrassen (Ausgabe 1991) sollen Unternehmervarianten alle Unterlagen enthalten, die eine Prüfung im gleichen Ausmass wie die offizielle Ausschreibung ermöglichen. Insbesondere sind nebst dem Leistungsverzeichnis mit Angebotspreisen eine technische Beschreibung sowie die Qualitäts- und Eignungsnachweise für die Varianten einzureichen. Unternehmervarianten werden nur berücksichtigt, falls das offizielle Angebot ebenfalls eingereicht wird. A.b Die X._ AG, Zürich, (Klägerin, Beschwerdeführerin) erstellte für das ausgeschriebene Projekt ausschliesslich Unternehmervarianten. Sie übergab ihre Berichte und Pläne im Februar 1994 einem Konsortium, bestehend aus der D.Z._ AG, der E.Z._ AG und der F.Z._ AG (nachfolgend Konsortium Z._), mit dem sie am 14. Dezember 1993 einen Vertrag betreffend Unternehmervarianten für die Tunnels d'Arrissoules abschloss. Darin wurde auch die Entschädigung der Klägerin, die dem Konsortium nicht beitrat, im Falle eines Zuschlags geregelt. Am 24. Februar 1994 reichte das Konsortium Z._ seine Offerte für das ausgeschriebene Amtsprojekt und für zwei - die Projektvariante der Klägerin mitumfassende - Unternehmervarianten ein. Gemäss technischem Bericht wiesen beide von der Klägerin erarbeiteten Varianten die folgenden Besonderheiten auf: a) Tunnel-Normalprofil mit einer Tunnelabdichtung ohne Felsdrainage, mit neu gestaltetem Innenring und einem unteren Gewölbeteil (Sohlgewölbe) ohne jegliche Bewehrung (Armierung) offene Fugen am Fuss des Technikkanals und Verzicht auf die (inneren) Längsdrainageleitungen und Wartungsschächte b) Personen-Querverbindungen undrainiertes Abdichtungssystem (ohne Felsdrainage) mit kreisrundem Querschnitt, unbewehrter Bodenplatte und unbewehrtem Gewölbe. Neben dem Konsortium Z._ reichten sechs weitere Konsortien Offerten ein, darunter das Konsortium G.Q._ AG, H.Q._ AG, I.Q._ SA, J.Q._ SA, K.Q._ AG, L.Q._ SA und M.Q._ SA (nachfolgend Konsortium Q._). A.c Die Federführung im hier interessierenden Teil des Projekts lag beim beklagten Kanton Waadt. Mit Schreiben vom 10. Mai 1994 überliess die Klägerin dem Konsortium Z._ die statischen Berechnungen für die Felssicherung, den Beton-Innenring und den Technik-Kanal samt ausführlichem Kommentar betreffend Variante B zwecks Weiterleitung an den Beklagten. Ergänzende Auskünfte der Klägerin an das Konsortium Z._ datierten vom 13. Mai 1994 und vom 30. Juni 1994. Am 15. August 1994 erging der Vergabevorschlag des Departementsvorstehers zuhanden des Staatsrats des Kantons Waadt basierend auf einer Empfehlung der beauftragten Ingenieurgemeinschaft. Unter den zuletzt im Rennen verbliebenen Offerten befanden sich gemäss "Comparatif des Dossiers d'appel d'offres" der Ingenieurgemeinschaft die Variante 1 des Konsortiums Q._ und die Variante B des Konsortiums Z._; beide Varianten wurden darin als "tunnel non drainé, sous pression d'eau" bezeichnet. Infolge des besseren Preises (ca. Fr. 142.99 Mio. gegenüber Fr. 144.43 Mio.) wurde der Offerte des Konsortiums Q._ der Vorzug gegeben. Am 28. Oktober 1994 teilte der Beklagte den nicht berücksichtigten Submittenten mit, dass das Konsortium Q._ den Zuschlag für die "Tunnels d'Arrissoules" erhalten habe. A.d Mit einem an den Beklagten gerichteten Schreiben vom 10. Februar 1995 beschrieb die Klägerin kurz die Eigenschaften des Amtsprojekts, der von ihr erarbeiteten Variante und der vom Konsortium Q._ eingereichten Variante und stellte fest, der Hauptunterschied der Projekte liege - nachdem das Konsortium Q._ ein bewehrtes Sohlgewölbe offeriert habe - im unbewehrten Sohlgewölbe. Nachdem sie in der Zwischenzeit vernommen habe, die Variante des Konsortiums Q._ werde insofern verändert, als das Sohlgewölbe ohne jede Bewehrung ausgeführt werde, sei es aus rechtlicher Sicht unabdingbar, dass der Beklagte vor der Projektierung des unbewehrten Sohlgewölbes mit ihr Kontakt aufnehme. Sie beanspruche das uneingeschränkte geistige Eigentum und alle sonstigen Nutzungsrechte an der von ihr erarbeiteten Unternehmervariante und ihrer Teile sowie an den entsprechenden Berichten, Plänen und Berechnungen. Die Ausführung des Beton-Innenrings mit unbewehrtem Sohlgewölbe dürfe nur mit ihrer ausdrücklichen Zustimmung geschehen. Der Beklagte widersetzte sich dem Rechtsstandpunkt der Klägerin. Am 2. November 1994 wurde mit den Arbeiten am Tunnel und im Juli 1995 mit den eigentlichen Bohrarbeiten begonnen. Im Jahre 2001 wurde der Tunnel eröffnet. B. B.a Am 3. Oktober 2002 klagte die X._ AG beim Obergericht des Kantons Zürich mit dem Rechtsbegehren, es sei der Kanton Waadt im Sinne einer Teilklage zu verpflichten, ihr Fr. 2 Mio. nebst Zins zu 5 % seit 1. Juli 1996 zu bezahlen, unter Vorbehalt der Klageänderung und/oder der Nachklage. Die Klägerin machte geltend, der Beklagte habe wesentliche Teile aus ihrem - in die Unternehmervariante des Konsortiums Z._ integrierten - Projekt (bestehend aus Plänen, Berichten und Berechnungen) ohne ihre Einwilligung übernommen und verwertet, worin eine Verletzung ihrer Urheberrechte sowie eine Missachtung der Bestimmungen des Bundesgesetzes gegen den unlauteren Wettbewerb (UWG) zu erblicken sei. B.b Mit Beschluss vom 3. September 2003 wies das Obergericht die Zuständigkeitseinrede des Beklagten ab. Mit Verfügung vom 22. März 2007 wurden die Parteien aufgefordert, im Hinblick auf die Bestellung eines Experten die ihrer Auffassung nach prozessentscheidenden Vorbringen zu bezeichnen. Am 19. Juli 2007 wurde den Parteien ein Referentenwechsel angezeigt. Mit Beschluss vom 23. Oktober 2007 wurde ein Sachverständiger bestellt. Anlässlich der Referentenaudienz vom 5. Februar 2008 ergänzten bzw. präzisierten die Parteien ihre Vorbringen. Ein Vergleich kam nicht zustande. Im Rahmen des Beweisverfahrens wurden verschiedene Zeugen einvernommen. Am 14. Februar 2011 ging das gerichtliche Gutachten ein. Den Parteien wurde Gelegenheit gegeben, zum Gutachten Stellung zu nehmen. Am 19. September 2011 erstattete der Gutachter seine "Ergänzende gutachterliche Stellungnahme". Mit Schreiben vom 6. Oktober 2011 stellte der Referent dem Gutachter weitere Ergänzungsfragen, die in eine "Ergänzung und Erläuterung der gutachterlichen Stellungnahme" vom 21. Oktober 2011 mündeten. Mit Eingaben vom 8. bzw. 12. Dezember 2011 nahmen die Parteien zum Beweisergebnis Stellung. B.c Mit Urteil vom 24. Mai 2012 wies das Obergericht des Kantons Zürich die Klage ab. Das Obergericht erwog zunächst, dass der Beklagte mit der Erstellung der projektierten Autobahnstrecke in den Jahren 1993 bis 2001 eine öffentliche Aufgabe erfüllte, weshalb es für die Beurteilung des eingeklagten Anspruchs das waadtländische Staatshaftungsgesetz als anwendbar erachtete. Das Obergericht wendete die Bestimmungen des Obligationenrechts als ergänzendes kantonales öffentliches Recht an und hielt dafür, die öffentliche Hand habe die gewerblichen Schutzrechte wie auch die Grundsätze der Lauterkeit zu beachten. Das Gericht erwog, die Idee, einen Tunnel "undrainiert" auszuführen, könne keinen urheberrechtlichen Schutz beanspruchen; ebenso wenig stelle das im Tunnel d'Arrissoules verwirklichte "Entwässerungskonzept" in der Sohlauffüllung oder die vorgeschlagene Personen-Querverbindung eine geistige Schöpfung von individuellem Charakter dar, weshalb ein urheberrechtlicher Schutz ausser Betracht falle. Im Zusammenhang mit der angeblichen Verwertung von Arbeitsergebnissen der Klägerin, insbesondere ihrer statischen Berechnungen und Analysen für das undrainierte und unbewehrte Normalprofil des Tunnels, hielt das Obergericht zunächst fest, dass die von der Klägerin behaupteten Einsparungen nicht durch die millimetergenaue Übernahme der Geometrie der Querschnittsform bedingt sei, sondern durch den Wechsel zur - lauterkeitsrechtlich nicht geschützten - Kreisform, weshalb es am Kausalzusammenhang zwischen einer Übernahme der genauen Abmessungen der Querschnittsgeometrie und den geltend gemachten Einsparungen fehle. Das Gericht erwog weiter, der Vorwurf des Gebrauchs der Statik der Klägerin als Entscheidgrundlage treffe die Ingenieure von A.Y._ AG, B.Y._ SA. Bei den vom Beklagten mandatierten Ingenieurunternehmen handle es sich um selbständige juristische Personen, deren Angestellte keine Amtsfunktionen ausübten. Den Beklagten treffe nach Art. 3 Abs. 1 des waadtländischen Verantwortlichkeitsgesetzes keine Haftung für unerlaubte Handlungen der Angestellten der beauftragten Ingenieurunternehmen. Eine Herausgabepflicht des Geschäftsführers für den Verletzergewinn wegen Geschäftsanmassung (vgl. Art. 423 OR) falle schon mangels Bösgläubigkeit des Beklagten ausser Betracht, womit nicht weiter zu prüfen sei, ob nach dem waadtländischen Verantwortlichkeitsgesetz eine Gewinnabschöpfung überhaupt möglich wäre. Einen Anspruch auf Rückerstattung einer ungerechtfertigten Zuwendung (vgl. Art. 62 OR), der im Sinne eines allgemeinen Rechtsgrundsatzes auch im öffentlichen Recht anerkannt sei, verneinte das Obergericht ebenfalls. C. Mit Beschwerde in Zivilsachen beantragt die Klägerin dem Bundesgericht, es sei das Urteil des Obergerichts des Kantons Zürich vom 24. Mai 2012 aufzuheben und die Klage gutzuheissen. Eventualiter sei das angefochtene Urteil aufzuheben und die Sache zu neuer Beurteilung an die Vorinstanz zurückzuweisen. Subeventualiter seien die Kosten der Vorinstanz dem Beschwerdegegner aufzuerlegen und für das vorinstanzliche Verfahren sei ihm keine Prozessentschädigung auszurichten; subsubeventualiter seien die Kosten der Vorinstanz dem Staat aufzuerlegen und es sei dem Beschwerdegegner keine Prozessentschädigung auszurichten. Der Beschwerdegegner beantragt die Abweisung der Beschwerde, soweit darauf einzutreten sei. Die Vorinstanz hat auf eine Vernehmlassung verzichtet. Die Beschwerdeführerin hat dem Bundesgericht am 26. September 2012 eine Replik, der Beschwerdegegner am 11. Oktober 2012 eine Duplik eingereicht. 