Fatti: A. Tornato in patria nel 2003 dopo un primo soggiorno di due anni nel nostro Paese, A._, cittadino italiano, è rientrato in Svizzera nell'estate del 2005, chiedendo alle autorità vodesi il rilascio di un permesso di dimora temporaneo L CE/AELS per cercarsi un lavoro. La domanda è stata respinta il 23 gennaio 2006 in quanto non aveva dimostrato di disporre di mezzi sufficienti per il proprio mantenimento. Nel frattempo, più precisamente nel dicembre 2005, l'interessato si è trasferito nel Cantone Ticino dove la Sezione dei permessi e dell'immigrazione del Dipartimento delle istituzioni gli ha rilasciato diverse successive autorizzazioni di soggiorno. In particolare ha beneficiato di permessi di dimora CE/AELS senza attività lucrativa, l'ultimo con scadenza al 12 novembre 2008, siccome la sua compagna, la signora B._, cittadina svizzera, aveva garantito il suo sostentamento. B. Il 17 settembre 2008 A._ ha chiesto il rilascio di un permesso di dimora CE/AELS per potere svolgere un'attività lucrativa. Il 1° febbraio 2008 egli aveva infatti iniziato a Lugano, tramite l'Ufficio del sostegno sociale e dell'inserimento (USSI), un programma di lavoro presso la C._ che durava fino al 30 settembre 2009, retribuito a fr. 2'600.-- lordi mensili e integralmente preso a carico dall'USSI. C. Con decisione del 30 dicembre 2008 la Sezione dei permessi e dell'immigrazione ha revocato il permesso di dimora di cui fruiva A._ e gli ha fissato un termine fino al 31 gennaio 2009 per lasciare la Svizzera. Fondandosi sugli art. 3 dell'Accordo del 21 giugno 1999 tra la Confederazione Svizzera, da una parte, e la Comunità europea ed i suoi Stati membri, dall'altra, sulla libera circolazione delle persone (ALC; RS 0.142.112.681) e 24 del relativo Allegato I nonché sugli art. 16 e 23 dell'ordinanza del 22 maggio 2002 sull'introduzione della libera circolazione delle persone (OLCP; RS 142.203), l'autorità ha giudicato che le condizioni per cui A._ aveva ottenuto il permesso di dimora erano venute a cadere in seguito allo svolgimento di un'attività temporanea finanziata dall'assistenza pubblica. Per lo stesso motivo egli non poteva nemmeno pretendere il rilascio di un permesso di lavoro a tale scopo. La decisione è stata confermata su ricorso dapprima dal Consiglio di Stato, l'8 aprile 2009, e poi dal Tribunale cantonale amministrativo, con sentenza del 16 settembre 2009. D. Il 21 ottobre 2009 A._ ha presentato un ricorso di diritto pubblico, con cui chiede che la sentenza cantonale sia annullata e che gli venga rinnovata l'autorizzazione di soggiorno. Domanda inoltre di essere esentato dal versare un eventuale anticipo per le spese giudiziarie. Con decreto presidenziale del 26 ottobre 2009 è stata accolta l'istanza di conferimento dell'effetto sospensivo contenuta nel gravame. Il Tribunale federale non ha ordinato uno scambio di allegati scritti, limitandosi a chiedere la trasmissione dell'inserto di causa, avvenuta il 30 ottobre 2009.