Fatti:
A. A._, cittadino marocchino residente in Italia dal 1999, si è sposato il 24 febbraio 2005 con la cittadina italiana B._, titolare di un permesso di domicilio CE/AELS in Svizzera. Per tale motivo gli è stato rilasciato un permesso di dimora CE/AELS valido fino al 23 febbraio 2010.
B. Il 15 settembre 2008, dopo aver fatto interrogare i coniugi, la Sezione dei permessi e dell'immigrazione del Dipartimento delle istituzioni del Cantone Ticino ha revocato il permesso di dimora di A._ e gli ha fissato un termine al 17 ottobre 2008 per lasciare la Svizzera. A sostegno della propria decisione ha rilevato che da tempo i coniugi non convivevano più, motivo per cui era venuto a mancare lo scopo per il quale l'autorizzazione era stata concessa.
Su ricorso, la revoca è stata confermata dapprima dal Consiglio di Stato ticinese, il 23 dicembre 2008, e quindi dal Tribunale cantonale amministrativo, il 20 maggio 2009.
C. Il 26 giugno 2009 A._ ha presentato dinanzi al Tribunale federale un ricorso in materia di diritto pubblico, con cui chiede di annullare sia la pronuncia del Tribunale amministrativo, sia le decisioni delle istanze precedenti. Lamenta la violazione dell'art. 50 della legge federale sugli stranieri del 16 dicembre 2005 (LStr; RS 142.20) nonché dell'Accordo del 21 giugno 1999 tra la Comunità europea e i suoi Stati membri, da una parte, e la Confederazione Svizzera, dall'altra, sulla libera circolazione delle persone (ALC; RS 0.142.112.681).
Chiamati ad esprimersi, il Tribunale cantonale amministrativo si riconferma nelle motivazioni e nelle conclusioni della propria decisione, il Consiglio di Stato si rimette al giudizio del Tribunale federale, mentre la Sezione cantonale dei permessi e dell'immigrazione e l'Ufficio federale della migrazione propongono di respingere il gravame.
D. Con decreto presidenziale del 1° luglio 2009 è stata accolta l'istanza di conferimento dell'effetto sospensivo contenuta nel ricorso.
Diritto:
1. Il Tribunale federale esamina d'ufficio e con piena cognizione la sua competenza (art. 29 cpv. 1 LTF), rispettivamente l'ammissibilità dei gravami che gli vengono sottoposti (DTF 135 III 1 consid. 1.1; 134 IV 36 consid. 1; 133 II 249 consid. 1.1 con riferimenti).
2. 2.1 Conformemente all'art. 83 lett. c n. 2 LTF, il ricorso in materia di diritto pubblico è inammissibile contro le decisioni in materia di diritto degli stranieri concernenti i permessi o autorizzazioni al cui ottenimento né il diritto federale né il diritto internazionale conferiscono un diritto.
2.2 In concreto, considerato che il procedimento riguarda la revoca di un permesso che altrimenti avrebbe ancora effetti giuridici, il gravame è ricevibile anche se l'interessato non potesse vantare alcun diritto all'ottenimento del permesso di dimora (sentenza 2C_21/2007 del 16 aprile 2007 consid. 1.2 e 2D_8/2007 del 24 maggio 2007 consid. 1.2.1 e rispettivi rinvii).
In virtù dell'art. 7 lett. d ALC e dell'art. 3 cpv. 1 e 2 lett. a del relativo Allegato I il ricorrente, sposato con una lavoratrice comunitaria titolare di un permesso di domicilio, ha in principio il diritto di soggiornare in Svizzera durante tutta la durata formale del matrimonio (DTF 130 II 113 consid. 8.3). Anche da questo profilo la fattispecie non adempie quindi le condizioni dell'art. 83 lett. c n. 2 LTF.
Inoltrato tempestivamente (art. 100 cpv. 1 LTF), da una persona legittimata ad agire (art. 89 cpv. 1 LTF) il presente ricorso in materia di diritto pubblico è, quindi, in linea di principio, ricevibile.
2.3 La presente vertenza, che trae origine dalla revoca dell'autorizzazione di soggiorno del ricorrente, è iniziata nel settembre 2008: dal profilo del diritto interno si applica quindi la legge federale sugli stranieri del 16 dicembre 2005 (LStr; RS 142.20) entrata in vigore il 1° gennaio 2008 (art. 126 cpv. 1 LStr a contrario; cfr. sentenze 2C_745/2008 del 24 febbraio 2009 consid. 1.2.3 e 2C_98/2009 del 10 giugno 2009 consid. 1.4).
2.4 In ragione dell'effetto devolutivo della procedura ricorsuale, l'impugnativa è invece inammissibile nella misura in cui il ricorrente censura, rispettivamente chiede l'annullamento anche delle decisioni del Consiglio di Stato e della Sezione dei permessi e dell'immigrazione (art. 86 cpv. 1 lett. d LTF; DTF 129 II 438 consid. 1).
3. 3.1 Il ricorrente critica l'accertamento dei fatti. Afferma che, contrariamente a quanto ritenuto dalle autorità cantonali, la convivenza non sarebbe cessata nel novembre 2007, ma unicamente nel marzo 2008 motivo per cui l'unione coniugale sarebbe durata almeno tre anni. A comprova delle proprie allegazioni richiama il decreto supercautelare del Pretore del Distretto di Locarno Campagna del 14 marzo 2008 ove si parla di una convivenza durata fino all'undici marzo 2008 nonché sostiene che vi è stata ripresa della vita coniugale quando nella primavera 2008, ammalato, è tornato a vivere con la moglie che lo ha anche curato.
3.2 In linea di principio, il Tribunale federale fonda il suo ragionamento giuridico sull'accertamento dei fatti svolto dall'autorità inferiore (art. 105 cpv. 1 LTF); può scostarsene solo se è stato svolto in violazione del diritto ai sensi dell'art. 95 LTF o in modo manifestamente inesatto (art. 97 cpv. 1 LTF), ovvero arbitrario (DTF 133 II 249 consid. 1.2.2 pag. 252); occorre inoltre che l'eliminazione dell'asserito vizio possa influire in maniera determinante sull'esito della causa (art. 97 cpv. 1 LTF). Tocca alla parte che propone una fattispecie diversa da quella contenuta nella sentenza impugnata il compito di esporre in maniera circostanziata il motivo che la induce a ritenere adempiute queste condizioni (art. 97 cpv. 1 LTF).
3.3 L'argomentazione del ricorrente non può essere condivisa. Come emerge sia dagli atti di causa sia dalla sentenza contestata (cfr. decisione cantonale pag. 6, consid. 3.1), nel giudizio di merito del 14 agosto 2008 concernente il decreto supercautelare, il Pretore non solo ha constatato che la coppia viveva separata dal 12 novembre 2007 ma ha anche precisato che la presenza del marito nel febbraio 2008 presso l'abitazione coniugale era dovuta unicamente a motivi di malattia, non alla volontà di ricomporre l'unione coniugale. (cfr. giudizio del 14 agosto 2008 pag. 3 punto A, pag. 7 n. 3, pag. 8 § 1). Va poi aggiunto che in un allegato di causa il ricorrente stesso ammette che la separazione di fatto risale al 12 novembre 2007 (cfr. conclusioni del 25 giugno 2008 relative all'istanza di misure di protezione dell'unione coniugale, pag. 2 § 1). Come osserva poi il Tribunale cantonale amministrativo, la circostanza che l'insorgente abbia impugnato la decisione del 14 agosto 2008 nulla cambia, in quanto egli si è limitato a ridiscutere aspetti prettamente finanziari (cfr. appello del 28 agosto 2008, pag. 2 ab initio). E neanche il rifiuto di versare alla consorte un contributo di mantenimento per il periodo dal dicembre 2007 al febbraio 2008 porta a diversa conclusione, il rifiuto essendo fondato sul fatto che all'epoca era disoccupato (cfr. conclusioni sopramenzionate del 25 giugno 2008). Da quel che precede discende che nell'accertamento dei fatti compiuto dall'istanza precedente - la quale in base all'inserto di causa ha stabilito che l'unione coniugale era durata meno di tre anni - non sono rilevabili inesattezze manifeste. In proposito il ricorso si rivela infondato e, come tale, va respinto.
4. 4.1 Dal profilo del diritto interno l'art. 43 cpv. 1 LStr sancisce che il coniuge straniero di uno straniero titolare di un permesso di domicilio ha il diritto al rilascio e alla proroga del permesso di dimora se coabitano. Nel caso concreto il ricorrente non convive più con la moglie dal mese di novembre 2007: egli non può di conseguenza appellarsi a tale disposto.
4.2 Conformemente all'art. 50 cpv. 1 LStr, dopo lo scioglimento del matrimonio o della comunità familiare, il diritto del coniuge al rilascio e alla proroga del permesso di dimora in virtù dell'art. 43 LStr sussiste se l'unione coniugale è durata almeno 3 anni e l'integrazione è avvenuta con successo (lett. a) o se gravi motivi personali rendono necessario il prosieguo del soggiorno in Svizzera (lett. b).
Come illustrato in precedenza, dato che l'unione coniugale è durata meno di tre anni, il ricorrente non può appellarsi all'art. 50 cpv. 1 lett. a LStr, senza che occorre ancora pronunciarsi sulla questione della sua integrazione. Egli asserisce poi di adempiere i gravi motivi personali sanciti dall'art. 50 cpv. 1 lett. b Lstr in relazione con il secondo capoverso della norma, segnatamente afferma che la sua reintegrazione sociale sarebbe fortemente compromessa in caso di rientro in Marocco. In effetti in seguito alla disfunzione dei reni sarebbe nell'imminenza di doversi sottoporre a dialisi, trattamento che, come attestato dai certificati medici prodotti, non gli sarebbe garantito in patria. Sennonché come già spiegato nella sentenza impugnata, ai cui pertinenti considerandi, qui condivisi, si rinvia (cfr. decisione cantonale pag. 7 consid. 4, segnatamente 4.2), questo aspetto esula dall'oggetto del litigio, il quale porta esclusivamente sulla revoca dell'autorizzazione di soggiorno concessagli per vivere con la moglie. Se è intenzionato a farsi curare nel nostro Paese, il ricorrente deve sottoporre all'autorità di prima istanza una domanda di ammissione per cure mediche (art. 29 LStr), fattispecie che non è contemplata dall'art. 50 cpv. 1 lett. b e cpv. 2 LStr (cfr. sulla nozione di "gravi motivi personali" il Messaggio dell'8 marzo 2002 relativo alla legge federale sugli stranieri in: FF 2002 3327 segg., n.1.3.7.6 pag. 3370 seg.). Da quel che precede deriva che il ricorrente nulla può dedurre in suo favore dall'art. 50 cpv. 1 lett. a e b LStr.
5. 5.1 Per quanto riguarda l'Accordo sulla libera circolazione, va ricordato che il diritto di soggiorno del coniuge straniero di un lavoratore comunitario non è assoluto: l'art. 3 Allegato I ALC non permette infatti di tutelare matrimoni fittizi. Inoltre, in caso di separazione della coppia, vi è abuso di diritto nell'invocare tale disposizione se il legame coniugale è svuotato di ogni contenuto ed il richiamo al medesimo appare finalizzato unicamente ad ottenere o conservare il permesso di dimora (DTF 130 II 113 consid. 9; cfr. pure sentenza 2C_720/2008 del 14 gennaio 2009 consid. 3.2).
5.2 Come emerge dall'inserto di causa la coppia si è separata di fatto nel novembre 2007 e da allora non ha più ricomposto la comunione domestica. Infatti, come già spiegato in precedenza, la presenza del marito presso l'abitazione coniugale nel febbraio 2008 era dovuta a malattia, non alla volontà comune dei coniugi di riprendere la convivenza. Considerato poi che l'interessato ha preso in locazione un appartamento, che si è organizzato in modo autonomo (cfr. ricorso al Consiglio di Stato del 2 ottobre 2008, pag. 4) e che non ha presentato alcun elemento concreto atto a dimostrare un effettivo e reale ravvicinamento tra i coniugi, è quindi manifesto che vi è una rottura irrimediabile del legame affettivo. In altre parole, la relazione tra i consorti appare oramai inequivocabilmente compromessa, non essendo date da vedere prospettive di riconciliazione. Sulla base delle considerazioni che precedono va concluso che, confermando la revoca del permesso di dimora del ricorrente perché riteneva che rincorrevano gli estremi dell'abuso, il Tribunale amministrativo ticinese non ha violato l'Accordo sulla libera circolazione.
6. Per quanto concerne la proporzionalità del provvedimento querelato, il ricorrente non rimette in discussione l'argomentazione del giudizio impugnato riguardo alle sue possibilità di riadattamento in Marocco o in Italia, ove abitava dal 1999 prima di trasferirsi in Svizzera. Tale aspetto non va pertanto riesaminato e ci si limita a rinviare ai pertinenti considerandi della decisione cantonale (cfr. decisione citata pag. 7 e 8).
7. In base alle considerazioni esposte, l'impugnativa, in quanto ammissibile, si avvera manifestamente infondata e deve di conseguenza essere respinta secondo la procedura semplificata dell'art. 109 LTF. Le spese giudiziarie vanno poste a carico del ricorrente, secondo soccombenza (art. 66 cpv. 1 e 65 LTF). Non si assegnano ripetibili ad autorità vincenti (art. 68 cpv. 3 LTF).
Per questi motivi, il Tribunale federale pronuncia:
1. In quanto ammissibile, il ricorso è respinto.
2. Le spese giudiziarie di fr. 2'000.-- sono poste a carico del ricorrente.
3. Comunicazione al ricorrente, alla Sezione dei permessi e dell'immigrazione del Dipartimento delle istituzioni, al Consiglio di Stato e al Tribunale amministrativo del Cantone Ticino nonché all'Ufficio federale della migrazione.