Fatti: A. A._ ha ottenuto la licenza di condurre veicoli a motore nel 1989 e nel 2005 è stato oggetto di due revoche della licenza, la prima della durata di tre mesi per un'infrazione grave e la seconda della durata di un mese per un'infrazione medio grave. B. Verso le ore 15.05 del 16 aprile 2008, A._ è circolato nella galleria della Landrüfe, sulla semiautostrada in territorio di Mesocco, ad una velocità superiore al limite di 50 km/h consentito su quel tratto. La polizia ha accertato, dedotto il margine di tolleranza, una velocità punibile di 79 km/h. Con decreto penale del 9 giugno 2008, la Divisione pene e provvedimenti dell'Ufficio della circolazione del Cantone dei Grigioni ha inflitto a A._ una multa di fr. 570.--. Questa decisione non è stata impugnata dall'interessato. C. Preso atto dell'infrazione, con decisione del 17 giugno 2008 la Sezione della circolazione del Dipartimento delle istituzioni del Cantone Ticino gli ha revocato la licenza di condurre per la durata di dodici mesi, autorizzandolo comunque a condurre veicoli delle categorie speciali G e M. Contro tale decisione A._ ha adito il Consiglio di Stato, contestando in particolare di essere stato alla guida dell'autovettura al momento dell'infrazione. Il Governo ha parzialmente accolto il ricorso con risoluzione del 24 settembre 2008, riducendo la durata della revoca a nove mesi. D. Con sentenza del 4 novembre 2008 il Tribunale cantonale amministrativo ha respinto un ricorso di A._ contro la risoluzione governativa. La Corte cantonale ha rilevato che l'interessato non aveva contestato in sede penale le circostanze dell'infrazione, sicché esse erano vincolanti per l'autorità amministrativa. Ha comunque ritenuto che, quand'anche si volesse vagliare il caso alla luce delle contestazioni sollevate, il confronto tra la fotografia scattata dall'apparecchio radar e quella sulla licenza di condurre di A._ permetterebbe di ritenere ch'egli era effettivamente alla guida del veicolo al momento dell'infrazione. La Corte cantonale ha per finire considerato il provvedimento giustificato e rispettoso del principio della proporzionalità. E. A._ impugna questa sentenza con un ricorso in materia di diritto pubblico al Tribunale federale, chiedendo di annullarla e di riformarla nel senso di accogliere il suo gravame. In via subordinata postula il rinvio degli atti alla precedente istanza per un nuovo giudizio dopo l'assunzione delle prove richieste. Il ricorrente fa sostanzialmente valere la violazione del diritto di essere sentito e del divieto dell'arbitrio, rimproverando alla Corte cantonale di avergli a torto negato la facoltà di rimettere in discussione gli accertamenti contenuti nella decisione penale e ribadendo di non essere la persona alla guida del veicolo al momento dell'infrazione. F. La Corte cantonale si riconferma nella sua sentenza. Il Consiglio di Stato si rimette al giudizio del Tribunale federale, mentre la Sezione della circolazione non ha presentato osservazioni. Invitato ad esprimersi, l'Ufficio federale delle strade postula la reiezione del gravame. Con decreto presidenziale del 16 gennaio 2009 è stato conferito l'effetto sospensivo al ricorso.