Arduino mega si surriscalda

Se è un filo solo vagante e proveniente da un alimentatore acceso da 12v nulla, non hai differenza di potenziale finchè non prendi anche il gnd e lo colleghi.
Però entrano in gioco le terre, la mainboard del pc è avvitato sul case metallico, il GND dell'alimentatore del PC è a terra, di conseguenza il GND della tua usb è a terra, se anche il GND dell'alimentatore 12v è connesso a terra il circuito è chiuso, in breve, anche se tu non avessi collegato i 2 GND lo hanno fatto le terre degli alimentatori tramite l'impianto 220v... è un errore grave.

sapreste spiegarmi che succede se sul pin da 5v

c'è poco da spiegare, fai funzionare tutto ciò che andava a 5v a 12v con fumate annesse