Fatti:
A. A._ è stato assunto il 1° marzo 1982 quale aspirante gendarme della polizia del Cantone Ticino. Nel corso degli anni è stato promosso di grado e il 1° gennaio 1999 è stato nominato commissario aggiunto, responsabile del gruppo osservazioni dell'allora Sezione comando, in classe 27 con 10 aumenti.
B. Nel quadro della riorganizzazione della polizia cantonale, il Consiglio di Stato ha approvato il 21 marzo 2001 l'organigramma di base del corpo di polizia, confermandone la suddivisione in quattro unità: stato maggiore, polizia giudiziaria, gendarmeria e servizi generali. Nel contempo sono state messe a concorso le nomine degli ufficiali responsabili delle unità. Il 27 novembre 2001 il Governo ha approvato gli organigrammi delle singole unità, indicendo contestualmente un concorso per nominare gli ufficiali responsabili dei settori subordinati. Secondo questo organigramma, la polizia giudiziaria era suddivisa in quattro settori diretti da altrettanti ufficiali: sezioni specialistiche, sedi locali, centro cooperazione polizia e dogane e, infine, servizi di supporto. In quest'ultimo compartimento (servizi di supporto) è stato integrato il gruppo ricerca e controllo (GRC), già gruppo osservazioni, oltre alla gestione telefonia (GT), al gruppo criminalità informatica (GCI), all'analisi criminale e prevenzione (AP) e alla scientifica.
C. Dopo l'esito negativo del concorso per il posto di ufficiale responsabile dei servizi di supporto, questa funzione è stata sostanzialmente soppressa, riducendo da quattro a tre i compartimenti della polizia giudiziaria. Il GRC è quindi stato affiancato alle sedi locali (commissariati), mentre GT, GCI e AP sono stati assegnati al compartimento delle sezioni specialistiche; la scientifica è invece stata subordinata direttamente al capo della polizia giudiziaria. Con risoluzione del 13 maggio 2003 il Consiglio di Stato ha approvato l'organigramma definitivo della polizia giudiziaria ed ha nominato i responsabili dei commissariati di Bellinzona, Lugano e Chiasso e delle quattro sezioni specialistiche, tutti con la funzione di commissario capo. A._ è rimasto responsabile del GRC con il grado di commissario aggiunto.
D. Il 10 giugno 2003 A._ ha chiesto al comando della polizia cantonale di adeguare il suo stipendio a quello dei commissari capo responsabili delle sedi regionali e delle sezioni specialistiche, rilevando che delle aree lavorative in cui è suddivisa la polizia giudiziaria, quella da lui diretta, oltre ad operare su tutto il territorio cantonale, era la terza in ordine di grandezza per il numero di subordinati. L'autorità cantonale ha respinto la richiesta. Nel 2004 ha nondimeno mutato la denominazione del servizio diretto da A._ in sezione ricerche e controlli (SRC) ed a messo a concorso interno il posto di commissario capo responsabile della stessa. Con risoluzione del 19 aprile 2005, il Consiglio di Stato ha nominato a questa carica A._, promuovendolo al grado di commissario capo con effetto al 1° maggio 2005 ed assegnandogli la classe di stipendio 30 con 10 aumenti.
E. Reiterata invano la richiesta di indennizzo per la funzione dirigenziale svolta nel periodo precedente la nomina, A._ ha convenuto con petizione del 31 gennaio 2006 lo Stato del Cantone Ticino dinanzi al Tribunale cantonale amministrativo. Ha chiesto che gli fosse riconosciuto il salario arretrato in relazione all'attività effettivamente svolta a partire dal 1° gennaio 1999, pari a fr. 41'884.--, postulando inoltre l'adeguamento dello stipendio attuale a fr. 108'852.-- annui a far tempo dal 1° gennaio 2006.
F. Con sentenza del 17 gennaio 2008 il Tribunale cantonale amministrativo ha respinto la petizione. Ha ritenuto che il Governo non aveva abusato del suo potere discrezionale negando all'interessato, all'atto della sua nomina a commissario capo responsabile della SRC, uno stipendio maggiore rispetto al minimo della classe prevista per tale funzione. Secondo la Corte cantonale, la differenza di salario rispetto ai colleghi promossi nel 2003 non costituiva una disparità di trattamento, siccome A._ era stato promosso commissario capo solo contestualmente alla trasformazione del suo servizio (GRC) in sezione (SRC) e prima di allora un parallelo con i commissariati regionali e le sezioni specialistiche non era proponibile.
G. A._ impugna con un ricorso in materia di diritto pubblico e un ricorso sussidiario in materia costituzionale al Tribunale federale questo giudizio, chiedendo di riformarlo nel senso di accogliere la sua petizione. Il ricorrente fa valere l'accertamento manifestamente inesatto dei fatti e la violazione del principio della parità di trattamento. Dei motivi si dirà, per quanto necessario, nei considerandi.
H. La Corte cantonale si conferma nella sua sentenza, mentre il Consiglio di Stato postula la reiezione dei gravami.
Diritto:
1. 1.1 Il Tribunale federale esamina d'ufficio e con piena cognizione la sua competenza (cfr. art. 29 cpv. 1 LTF) e l'ammissibilità dei gravami che gli vengono sottoposti (DTF 134 II 138 consid. 1, 186 consid. 1).
1.2 Presentato da una parte che ha partecipato al procedimento, direttamente toccata dalla decisione e avente un interesse degno di protezione al suo annullamento o alla sua modifica (art. 89 cpv. 1 LTF), il ricorso in materia di diritto pubblico, tempestivo (art. 100 cpv. 1 LTF) e diretto contro una decisione finale (art. 90 LTF), resa in una causa in materia di rapporto di lavoro di diritto pubblico concernente una controversia patrimoniale (art. 82 lett. a in relazione con l'art. 83 lett. g LTF) da un'autorità cantonale di ultima istanza (art. 86 cpv. 1 lett. d LTF), è di massima ammissibile.
1.3 Nella fattispecie è manifestamente raggiunto il valore litigioso minimo previsto dall'art. 85 cpv. 1 lett. b LTF, sicché il ricorso sussidiario in materia costituzionale ai sensi degli art. 113 segg. LTF è inammissibile.
1.4 Il ricorso in materia di diritto pubblico (art. 82 LTF) può essere presentato per violazione del diritto, conformemente a quanto stabilito dagli art. 95 e 96 LTF. Secondo l'art. 42 cpv. 1 e 2 LTF, il ricorso dev'essere motivato in modo sufficiente. Il Tribunale federale esamina in linea di principio solo le censure sollevate; esso non è tenuto a vagliare, come lo farebbe un'autorità di prima istanza, tutte le questioni giuridiche che si pongono, se quest'ultime non sono presentate nella sede federale (DTF 133 II 249 consid. 1.4.1). Inoltre, quando, come in concreto, è invocata la violazione di diritti costituzionali del cittadino, a norma dell'art. 106 cpv. 2 LTF, il Tribunale federale esamina le censure soltanto se siano motivate in modo chiaro e preciso, conformemente alla prassi precedentemente in vigore in materia di ricorso di diritto pubblico (cfr. DTF 133 II 249 consid. 1.4.2, 133 III 393 consid. 6).
1.5 Il Tribunale federale statuisce di principio sulla base dei fatti accertati dall'autorità precedente (cfr. art. 105 cpv. 1 LTF), riservati i casi previsti dall'art. 105 cpv. 2 LTF. Questa disposizione gli conferisce la possibilità di rettificare o completare d'ufficio l'accertamento dei fatti della decisione impugnata nella misura in cui lacune o errori dovessero apparire d'acchito come manifesti. Il ricorrente può quindi contestare l'accertamento dei fatti determinanti per il giudizio solo se siano stati stabiliti in violazione del diritto ai sensi dell'art. 95 LTF o in maniera manifestamente inesatta (art. 97 cpv. 1 LTF), vale a dire arbitraria, ciò che pure deve dimostrare con una motivazione conforme alle esigenze poste dall'art. 106 cpv. 2 LTF (cfr. DTF 133 II 249 consid. 1.4.2 e 1.4.3). Inoltre, l'esistenza di fatti accertati in modo inesatto o lesivo del diritto non è di per sé una condizione sufficiente per condurre all'annullamento o alla modifica della decisione impugnata, occorrendo pure che il difetto sia suscettibile di avere un'influenza determinante sull'esito del procedimento (cfr. art. 97 cpv. 1 in fine LTF). Il ricorrente deve quindi rendere verosimile che la decisione finale sarebbe stata diversa se i fatti fossero stati accertati conformemente al diritto (DTF 134 V 53 consid. 3.4).
2. 2.1 Il ricorrente lamenta un accertamento dei fatti manifestamente inesatto, sostenendo che la precedente istanza avrebbe menzionato circostanze su cui il Governo, quale autorità di nomina, non si sarebbe pronunciato. Richiama in particolare l'organigramma approvato il 27 novembre 2001, rilevando che la Corte cantonale avrebbe omesso di considerare che pure la scientifica, già allora diretta da un responsabile con il grado di commissario capo, era inizialmente integrata nel compartimento dei servizi di supporto. Sostiene inoltre che l'asserzione dei giudici cantonali secondo cui, nell'organigramma definitivo del 13 maggio 2003, egli "ha mantenuto la funzione di commissario aggiunto", lascerebbe intendere una parificazione, di fatto inesistente, con i responsabili degli altri servizi. Secondo il ricorrente, i giudici cantonali a torto non avrebbero poi tenuto conto delle mansioni dirigenziali da lui svolte già prima che il GRC fosse formalmente trasformato in sezione. Né essi avrebbero considerato il ritardo a promuoverlo commissario capo, lasciando addirittura intendere, sulla base di qualifiche in realtà non valide, che tale nomina non sarebbe stata scontata.
2.2 Gli organigrammi esposti nel giudizio impugnato riprendono esattamente quelli agli atti e riportano pure la posizione della scientifica. La Corte cantonale ha inoltre esplicitamente rilevato che, nell'organigramma definitivo, la scientifica è direttamente subordinata al capo della polizia giudiziaria. Certo, il grado e lo stipendio del suo responsabile non sono stati accertati dai giudici cantonali, che tuttavia, senza commettere arbitrio, non erano tenuti a farlo, considerato che questo accertamento non avrebbe modificato la loro decisione. Essi non hanno infatti fondato il giudizio su un confronto con la funzione di responsabile della scientifica, ma con quella di responsabile degli altri servizi di sostegno, dei commissariati regionali e delle altre sezioni specialistiche. Del resto, nella petizione, nemmeno il ricorrente ha esplicitamente invocato un'eventuale disparità di trattamento con il responsabile della scientifica, accennando per contro essenzialmente alle promozioni dei quadri alla testa dei commissariati e delle sezioni specialistiche. La Corte cantonale ha inoltre chiaramente accertato ch'egli è stato nominato commissario capo quasi due anni dopo le nomine dei responsabili di altri servizi, ed ha altresì ammesso che già in precedenza egli svolgeva un'attività dirigenziale. Questi fatti sono di per sé corretti: semplicemente i giudici cantonali non li hanno ritenuti decisivi per imporre uno stipendio iniziale maggiore di quello assegnatogli, ritenendo che già la promozione a commissario capo, con il conseguente passaggio ad una classe di stipendio più alta, poteva sostenibilmente costituire un adeguato riconoscimento delle sue competenze. Inoltre, pur giudicando "poco lusinghiere" le qualifiche per l'anno 2003, la Corte cantonale non vi ha attribuito alcun peso per l'esito della causa. Nell'esposizione dei fatti contenuta nel giudizio impugnato non sono quindi rilevabili inesattezze manifeste, la Corte cantonale avendo semmai tratto da tali accertamenti conclusioni diverse da quelle prospettate dal ricorrente. Ciò non fonda però l'arbitrio dei fatti posti alla base del giudizio, che non risultano essere inesatti nemmeno sulla scorta dei documenti prodotti dal ricorrente in questa sede, prescindendo da un esame della loro ammissibilità (cfr. art. 99 cpv. LTF).
3. 3.1 Il ricorrente lamenta una violazione del principio della parità di trattamento, richiamando una sentenza del 3 aprile 1984 del Tribunale cantonale amministrativo, che ammetterebbe il riconoscimento di un salario retroattivo per una funzione svolta effettivamente. Rileva in particolare che, nonostante ricoprisse da tempo una funzione dirigenziale, egli è stato nominato commissario capo solo a partire dal 1° maggio 2005, mentre i colleghi responsabili di altri servizi lo sono stati già il 1° giugno 2003, ricevendo in alcuni casi pure un indennizzo per il periodo in cui avrebbero sostituito i loro superiori nel frattempo pensionati.
3.2 L'uguaglianza giuridica garantita dall'art. 8 cpv. 1 Cost. impone nei rapporti d'impiego di diritto pubblico di retribuire in modo uguale un lavoro equivalente. Il Tribunale federale riconosce alle autorità un ampio margine di apprezzamento nell'elaborazione degli ordinamenti sugli stipendi. Entro i limiti del divieto dell'arbitrio e della parità di trattamento, le autorità possono scegliere tra una molteplicità di criteri quelli che ritengono determinanti per la retribuzione dei funzionari. Il Tribunale federale dà prova di riserbo e interviene sotto il profilo del diritto costituzionale solo quando le distinzioni stabilite dal Cantone non si lascino motivare ragionevolmente o siano insostenibili e sconfinino così nell'arbitrio (DTF 131 I 105 consid. 3.7, 129 I 161 consid. 3.2 e rinvii).
3.3 La Corte cantonale ha rilevato che dal profilo formale non era realizzata una discriminazione con i colleghi promossi nel giugno del 2003, ritenuto che anch'essi hanno ricevuto lo stipendio per la nuova funzione soltanto successivamente alla loro promozione: la differenza retributiva rispetto ai colleghi era dunque giustificata dal fatto che il ricorrente è stato promosso commissario capo solo in un secondo tempo, dopo che il GRC è stato trasformato in sezione, gerarchicamente equiparata ai commissariati regionali ed alle sezioni specialistiche. La Corte cantonale ha negato una disparità di trattamento anche sotto il profilo sostanziale, poiché dall'integrazione del GRC nel settore delle sedi locali, avvenuta nel 2003, non poteva essere dedotto che il servizio diretto dal ricorrente fosse da equiparare a un commissariato regionale. Esso era infatti rimasto un servizio di sostegno operante su tutto il territorio cantonale, analogamente ad altri servizi (GT, AP e GCI), che, pur essendo stati inseriti nel compartimento comprendente le quattro sezioni specialistiche, non hanno acquisito la qualifica di sezione. Il GRC doveva quindi essere equiparato ai citati tre servizi di sostegno, mentre un parallelo con i commissariati regionali e con le sezioni specialistiche poteva entrare in considerazione soltanto dopo la trasformazione del GRC in sezione, contestualmente alla nomina del ricorrente a commissario capo.
3.3 La Corte cantonale ha rilevato che dal profilo formale non era realizzata una discriminazione con i colleghi promossi nel giugno del 2003, ritenuto che anch'essi hanno ricevuto lo stipendio per la nuova funzione soltanto successivamente alla loro promozione: la differenza retributiva rispetto ai colleghi era dunque giustificata dal fatto che il ricorrente è stato promosso commissario capo solo in un secondo tempo, dopo che il GRC è stato trasformato in sezione, gerarchicamente equiparata ai commissariati regionali ed alle sezioni specialistiche. La Corte cantonale ha negato una disparità di trattamento anche sotto il profilo sostanziale, poiché dall'integrazione del GRC nel settore delle sedi locali, avvenuta nel 2003, non poteva essere dedotto che il servizio diretto dal ricorrente fosse da equiparare a un commissariato regionale. Esso era infatti rimasto un servizio di sostegno operante su tutto il territorio cantonale, analogamente ad altri servizi (GT, AP e GCI), che, pur essendo stati inseriti nel compartimento comprendente le quattro sezioni specialistiche, non hanno acquisito la qualifica di sezione. Il GRC doveva quindi essere equiparato ai citati tre servizi di sostegno, mentre un parallelo con i commissariati regionali e con le sezioni specialistiche poteva entrare in considerazione soltanto dopo la trasformazione del GRC in sezione, contestualmente alla nomina del ricorrente a commissario capo.
3.4 3.4.1 Il ricorrente non si confronta puntualmente con queste considerazioni, ma contesta genericamente la considerazione secondo cui nella polizia giudiziaria il GRC fosse un semplice servizio di sostegno ed accenna alla sua promozione tardiva rispetto a quella dei colleghi. Non dimostra tuttavia, con una motivazione conforme all'art. 42 cpv. 2 LTF, per quali ragioni l'attività svolta dal suo servizio prima della trasformazione in sezione sarebbe stata sostanzialmente equiparabile a quella dei commissariati regionali e delle sezioni specialistiche. Né egli sostiene che la Corte cantonale avrebbe dovuto eseguire ulteriori accertamenti riguardo alla natura e alle caratteristiche dei compiti dei diversi servizi, allo scopo di permettere un confronto più approfondito delle retribuzioni dei rispettivi quadri dirigenti. Il ricorrente non fa infine valere nemmeno l'arbitrio nell'applicazione dell'art. 7 cpv. 1 e 2 della legge ticinese sugli stipendi degli impiegati dello Stato e dei docenti, del 5 novembre 1954 (LStip), su cui la Corte cantonale ha essenzialmente fondato il suo giudizio.
3.4.2 La sentenza del 3 aprile 1984 della Corte cantonale richiamata dal ricorrente riguardava una modifica dell'allora vigente decreto esecutivo concernente la pianta e la classificazione dei dipendenti dello Stato, del 2 febbraio 1971, e verteva in particolare su un caso di rivalutazione della classificazione. La causa in esame riguarda invece sia l'ammontare dello stipendio iniziale giusta l'art. 7 cpv. 1 e 2 LStip a seguito della sua nomina alla funzione di commissario capo, sia quello per la funzione che avrebbe effettivamente svolto già prima della promozione. La rivendicazione salariale non è quindi connessa a una riqualificazione della funzione già occupata dal ricorrente, ma a un cambiamento della sua funzione, che sarebbe semmai avvenuto tardivamente: la citata prassi cantonale esula pertanto dall'oggetto del presente litigio.
3.4.3 L'attribuzione di determinate funzioni a specifiche classi di stipendio, tipica dei rapporti d'impiego di diritto pubblico, implica un certo schematismo, perché considera anche le caratteristiche generali della funzione e dello statuto e non si fonda unicamente sulle prestazioni individuali e l'impegno del singolo funzionario. Ciò è tuttavia compatibile con il principio della parità di trattamento, che, come visto, lascia al legislatore e all'autorità competente per la fissazione della retribuzione nel singolo caso un ampio margine di manovra (cfr. DTF 121 I 102 consid. 4d/aa). Il ricorrente è avanzato dalla funzione di commissario aggiunto a quella di commissario capo, con l'attribuzione alla corrispondente classe di stipendio, in un secondo tempo rispetto ai responsabili dei commissariati regionali e delle sezioni specialistiche. La nomina si inseriva tuttavia nel contesto della riorganizzazione del corpo di polizia ed ha comportato una rielaborazione dell'organigramma della polizia giudiziaria, in particolare per quanto concerne la collocazione del reparto diretto dal ricorrente. Essa ha inoltre presupposto la trasformazione del GRC in sezione e l'avvio della procedura di concorso per designarne il responsabile. In simili circostanze, il periodo di circa due anni intercorso dalla nomina dei suddetti quadri è tutto sommato ancora sostenibile e non deriva da un esercizio abusivo del potere di apprezzamento che spettava all'autorità cantonale di nomina. Né è rilevante sotto il profilo della parità di trattamento il fatto che alcuni quadri abbiano ricevuto, per il periodo precedente la loro promozione, un'indennità per supplenze giusta l'art. 16 LStip: diversamente dal ricorrente, essi avevano infatti supplito dipendenti di rango superiore in una funzione preesistente.
4. Ne segue che il ricorso in materia di diritto pubblico deve essere respinto in quanto ammissibile, mentre il ricorso sussidiario in materia costituzionale deve essere dichiarato inammissibile. Le spese giudiziarie seguono la soccombenza e sono pertanto poste a carico del ricorrente (art. 66 cpv. 1 LTF). Giusta l'art. 68 cpv. 3 LTF non possono essere attribuite ripetibili allo Stato del Cantone Ticino, che non è peraltro patrocinato da un avvocato.
Per questi motivi, il Tribunale federale pronuncia:
1. Nella misura in cui è ammissibile, il ricorso in materia di diritto pubblico è respinto.
2. Il ricorso sussidiario in materia costituzionale è inammissibile.
3. Le spese giudiziarie di fr. 1'500.-- sono poste a carico del ricorrente.
4. Comunicazione al patrocinatore del ricorrente, al Consiglio di Stato e al Tribunale amministrativo del Cantone Ticino.