Fatti:
A. A._ e B._ si sono sposati nel settembre 1994. La moglie era già madre di un figlio nato da un precedente matrimonio. Dalla nuova unione è nato C._, il 18 settembre 1996. I coniugi vivono separati dal maggio 2002.
Con sentenza 17 ottobre 2006, il Pretore del distretto di Lugano ha sciolto per divorzio il matrimonio di A._ e B._, regolando le questioni accessorie (affidamento del figlio comune C._ alla madre e regolamentazione del diritto di visita del padre, liquidazione del regime dei beni, divisione degli averi di previdenza e fissazione di un contributo alimentare per il figlio) e ponendo a carico di B._ quattro quinti delle spese processuali oltre ad un importo per ripetibili ridotte a A._. Il Pretore ha per contro negato a B._ un contributo alimentare per lei personalmente.
B. B._ ha adito il Tribunale di appello con allegato 6 novembre 2006, chiedendo una riduzione del diritto di visita concesso al padre, l'integrale messa a carico dell'ex marito degli oneri processuali e la fissazione di un contributo alimentare per lei personalmente. In parziale accoglimento dell'appello, con sentenza 4 aprile 2011 i Giudici cantonali hanno riconosciuto a B._ un contributo alimentare scalato (fr. 500.-- mensili fino al 30 settembre 2012; fr. 150.-- mensili dal 1° ottobre 2012 al 30 settembre 2014; fr. 643.30 mensili dal 1° ottobre 2014 al 31 ottobre 2030; fr. 300.-- mensili dal 1° novembre 2030 in poi) vita natural durante; le spese processuali di prima istanza sono state poste a carico di B._ nella misura di sette decimi.
C. A._ (ricorrente) insorge contro la sentenza d'appello con ricorso in materia civile 10 maggio 2011. Postula che l'appello di B._ venga respinto e che venga integralmente confermata la decisione pretorile del 17 ottobre 2006.
Con risposta 28 febbraio 2012 B._ (opponente) chiede la conferma della sentenza di appello e dunque, implicitamente, la reiezione del ricorso in materia civile (la cfr. 1 del petitum a pag. 2 della risposta è ovviamente un refuso). Chiede inoltre di essere posta a beneficio dell'assistenza giudiziaria integrale nel caso che le ripetibili non fossero incassabili. Il Tribunale di appello ha rinunciato a formulare osservazioni.
Diritto:
1. 1.1 La sentenza del 4 aprile 2011 è una decisione finale (art. 90 LTF) che è stata emanata dal tribunale di ultima istanza del Cantone Ticino quale istanza di ricorso (art. 75 cpv. 1 e 2 LTF) in una causa civile (art. 72 cpv. 1 LTF) di natura pecuniaria (DTF 116 II 493 consid. 2b), il cui valore litigioso (art. 51 cpv. 4 LTF) raggiunge la soglia di fr. 30'000.-- prevista dall'art. 74 cpv. 1 lett. b LTF. Tempestivo (art. 100 cpv. 1 LTF) e inoltrato da parte parzialmente soccombente nella sede cantonale nonché particolarmente toccata dall'obbligo contributivo statuito (art. 76 cpv. 1 LTF nel suo tenore in vigore dal 1° gennaio 2011; v. art. 132 cpv. 1 LTF), il gravame è quindi in linea di principio ammissibile.
1.2 La sentenza impugnata è stata pronunciata nel 2011 da istanza di appello adita nel 2006. Essa non soggiace pertanto al codice di diritto processuale civile svizzero del 19 dicembre 2008 (CPC; RS 272) entrato in vigore il 1° gennaio 2011, bensì ancora al vecchio diritto processuale cantonale (art. 404 cpv. 1 CPC).
1.3 Il Tribunale federale applica il diritto d'ufficio (art. 106 cpv. 1 LTF). Ciò nondimeno, giusta l'art. 42 cpv. 2 LTF, nei motivi del ricorso occorre spiegare in modo conciso perché l'atto impugnato viola il diritto. Ciò significa che il ricorrente deve almeno confrontarsi brevemente con i considerandi della sentenza impugnata pena l'inammissibilità del gravame (DTF 134 II 244 consid. 2.1). Giova poi ricordare che il Tribunale federale esamina la violazione di diritti fondamentali e di disposizioni di diritto cantonale e intercantonale soltanto se il ricorrente ha sollevato e motivato tale censura (art. 106 cpv. 2 LTF). Il ricorrente deve spiegare in modo chiaro e dettagliato, alla luce dei considerandi della sentenza impugnata, in che modo sarebbero stati violati diritti costituzionali (DTF 135 III 232 consid. 1.2 con rinvii).
Poiché il divieto dell'arbitrio (art. 9 Cost.) rientra fra i diritti fondamentali, la censura relativa ad una sua violazione va espressamente sollevata e motivata nei predetti termini qualificati (DTF 134 II 244 consid. 2.2 con rinvii). Il ricorrente che lamenta una violazione del divieto dell'arbitrio non può limitarsi a criticare la decisione impugnata come in una procedura d'appello, dove l'autorità di ricorso gode di cognizione libera, opponendo semplicemente la propria opinione a quella dell'autorità cantonale (DTF 134 II 349 consid. 3).
1.4 In linea di massima il Tribunale federale fonda il suo ragionamento giuridico sull'accertamento dei fatti svolto dall'autorità inferiore (art. 105 cpv. 1 LTF). Può scostarsene o completarlo soltanto se è stato effettuato in violazione del diritto ai sensi dell'art. 95 LTF o in modo manifestamente inesatto (art. 105 cpv. 2 LTF); quest'ultima definizione corrisponde a quella di arbitrio (DTF 133 II 249 consid. 1.2.2). L'accertamento dei fatti contenuto nella sentenza impugnata può essere censurato alle stesse condizioni; occorre inoltre che l'eliminazione dell'asserito vizio possa influire in maniera determinante sull'esito della causa (art. 97 cpv. 1 LTF).
Nell'ambito dell'apprezzamento delle prove (e dell'accertamento dei fatti in genere), visto l'ampio potere discrezionale riconosciuto alle autorità cantonali, il Tribunale federale si mostra prudente ed ammette una violazione del divieto dell'arbitrio unicamente qualora il giudice non abbia manifestamente compreso il senso e la portata di un mezzo di prova, se ha omesso di considerare un mezzo di prova pertinente senza serio motivo, infine se, sulla base degli elementi fattuali raccolti, il giudice cantonale ha tratto delle deduzioni insostenibili (DTF 136 III 552 consid. 4.2; 129 I 8 consid. 2.1). In virtù dell'art. 106 cpv. 2 LTF, incombe al ricorrente dimostrare, mediante un'argomentazione chiara e dettagliata, la realizzazione di tali condizioni (supra consid. 1.3; DTF 133 IV 286 consid. 1.4).
1.5 Non possono essere addotti nuovi fatti e nuovi mezzi di prova, a meno che ne dia motivo la decisione dell'autorità inferiore (art. 99 cpv. 1 LTF). Sono nuovi i fatti relativamente ai quali non si trovano accertamenti nella sentenza impugnata (sentenza 5A_396/2009 del 5 agosto 2009 consid. 2.3.2, non pubblicato in DTF 135 I 288). Spetta al ricorrente spiegare i motivi per cui si giustificherebbe l'inoltro di nuove prove (DTF 133 III 393 consid. 3). Questa disposizione non permette tuttavia l'allegazione di veri nova (DTF 133 IV 342 consid. 2.1 con rinvii).
2. Litigioso rimane avanti al Tribunale federale unicamente il contributo di mantenimento per la ex moglie.
2.1 Il Pretore lo aveva negato in ragione del fatto che il matrimonio non era stato di lunga durata e che l'opponente aveva sempre lavorato in media al 50 % conseguendo un reddito di fr. 2'519.-- mensili a fronte di un minimo esistenziale di lei di fr. 2'590.-- mensili; il Pretore aveva ritenuto l'opponente perfettamente in grado di rendersi del tutto autonoma aumentando il suo grado di occupazione, ritenuto anche che ella lavorava al di fuori delle fasce dell'orario scolastico e che non era pertanto inibita dalle esigenze di educazione del figlio C._.
2.2 I Giudici cantonali, pur riconoscendo che il matrimonio era stato di media e non lunga durata (sette anni e mezzo), hanno tuttavia ammesso che esso aveva influito sulle condizioni di vita dell'opponente già per il fatto di dover accudire il figlio comune e ridurre la capacità lucrativa, concludendo che determinante era dunque il tenore di vita raggiunto dai coniugi durante la comunione domestica. Fondandosi, in assenza di una procedura probatoria in sede di divorzio, sugli accertamenti fatti in occasione della procedura a tutela dell'unione coniugale, i Giudici cantonali hanno concluso che in pendenza di matrimonio i coniugi disponevano di un'eccedenza pari a circa fr. 980.-- mensili ciascuno, risultante dal raffronto di un fabbisogno minimo comune di fr. 6'355.-- e di entrate comuni pari a fr. 8'315.--. Esclusa per prassi cantonale una suddivisione dell'eccedenza in ragione di metà ciascuno, i Giudici cantonali hanno ricalcolato il fabbisogno minimo dell'opponente in fr. 2'845.90 mensili ed un debito mantenimento di fr. 3'825.-- mensili arrotondati. Ritenuta l'opponente abile al lavoro, il Tribunale di appello ha giudicato che fino al sedicesimo compleanno di C._ (18 settembre 2012) ella potrà conseguire un reddito mensile di fr. 2'519.-- con un'attività al 50 %. Dopo tale data, ella dovrà di principio portare il suo grado d'occupazione al 100 % nonostante l'età (52 anni). I Giudici cantonali hanno giudicato poco verosimile che ella - licenziata nel frattempo per comportamento professionale inadeguato e priva di formazione professionale - ritrovi un impiego nel settore paramedico; hanno tuttavia ritenuto possibile imputarle un lavoro non qualificato, ad esempio quale addetta alle pulizie, per una retribuzione mensile di fr. 3'000.--, con conseguente ammanco di fr. 825.-- mensili rispetto al proprio debito mantenimento. I Giudici cantonali hanno indi accertato il reddito mensile del ricorrente in fr. 5'738.-- e ricalcolato il suo fabbisogno minimo in fr. 3'477.55 mensili e il suo debito mantenimento in fr. 4'457.55 mensili. Sulla scorta dei parametri esposti e in considerazione delle aspettative previdenziali di entrambi i coniugi (segnatamente dell'impossibilità per la ex moglie di perseguire una rendita che oltrepassi il proprio fabbisogno minimo), i Giudici cantonali hanno calcolato i contributi già menzionati (supra consid. in fatto B).
3. 3.1 Quando il giudice è chiamato a fissare il contributo al mantenimento di un coniuge la cui situazione economica è stata concretamente e durevolmente influenzata dal matrimonio, l'art. 125 CC prescrive che si proceda in tre tappe (DTF 137 III 102 consid. 4.2 con rinvii): in primo luogo va determinato il livello di vita al quale il beneficiario, tenuto conto del livello di vita dei coniugi durante il matrimonio, ha diritto. Determinante è il più recente livello di vita tenuto dai coniugi, al quale vanno aggiunte le spese supplementari causate dalla doppia economia domestica (DTF 135 III 158 consid. 4.3; 134 III 577 consid. 8). Quando il matrimonio ha influenzato in maniera durevole la situazione del beneficiario, si applica il principio secondo il quale lo standard di vita scelto in comune deve essere mantenuto per entrambe le parti, laddove la loro situazione lo permetta. In secondo luogo, va esaminato in quale misura ogni coniuge possa finanziare il proprio mantenimento fissato come appena descritto. Giusta la giurisprudenza, il principio dell'autonomia ha la priorità sul diritto al mantenimento, come si deduce direttamente dall'art. 125 CC; un coniuge può chiedere un contributo unicamente se non è in grado di provvedere da sé al suo debito mantenimento (DTF 137 III 102 consid. 4.1.2 con rinvii). In terzo luogo, se per un coniuge non è possibile finanziare il proprio mantenimento, oppure non lo si possa ragionevolmente esigere da lui, e che pertanto l'altro coniuge sia tenuto a contribuirvi in modo equo, va valutata la capacità contributiva di quest'ultimo e fissato il contributo, fondato sul principio della solidarietà. Anche qualora venga allocata una rendita vitalizia, il contributo al mantenimento ragionevole rimane limitato ad un importo che, aggiunto alle risorse del beneficiario medesimo, permetta a quest'ultimo di mantenere il livello di vita precedente la separazione (DTF 129 III 7 consid. 3.2).
Il Tribunale federale non è tenuto a verificare d'ufficio il calcolo del contributo di mantenimento, ma esamina in linea di principio unicamente le censure invocate, a condizione che queste ultime siano motivate in modo sufficiente (sentenza 5A_690/2010 del 21 aprile 2011 consid. 4.3 con rinvio).
3.2 Con riferimento alla ricostruzione del tenore di vita avuto in costanza di matrimonio, il ricorrente lamenta in fatto la mancata considerazione delle spese di carburante (riconosciutegli nel proprio fabbisogno personale per l'importo di fr. 150.--) anche nel calcolo del fabbisogno della coppia, con la conseguente riduzione dell'eccedenza pro capite a fr. 905.-- invece che fr. 980.--. Il ragionamento è errato: se i Giudici di appello avessero ripreso il medesimo importo come chiede il ricorrente, egli - e lui soltanto - ne avrebbe beneficiato due volte, a detrimento dell'opponente, nel fabbisogno della quale tali spese non sono state riconosciute.
La censura si appalesa pertanto infondata.
3.3 Riguardo alla capacità dell'opponente di provvedere al proprio sostentamento, il ricorrente contesta che la ex moglie non possa guadagnare più di fr. 3'000.-- mensili riprendendo a lavorare a tempo pieno, in ogni caso a partire dal sedicesimo compleanno del figlio C._. Egli contesta soprattutto che ella non possa ritrovare un impiego nel settore sociosanitario.
3.3.1 Un coniuge - anche il beneficiario del contributo - può vedersi imputato un reddito ipotetico, a condizione che facendo prova di buona volontà e compiendo gli sforzi che si possono ragionevolmente esigere da lui, egli sia in grado di guadagnare più del suo reddito effettivo. L'ottenimento di un tal reddito deve essere dunque realmente possibile. I criteri da adottare al fine di stabilire l'importo del reddito ipotetico sono in particolare le qualifiche professionali, l'età, lo stato di salute e la situazione del mercato del lavoro. Se si possa ragionevolmente esigere che una persona aumenti il proprio reddito, e quale attività essa debba accettare di svolgere, è una questione di diritto che il Tribunale federale, considerato il margine d'apprezzamento di cui gode l'autorità cantonale in virtù dell'art. 4 CC, esamina con ritegno (DTF 127 III 136 consid. 3a; sentenza 5A_18/2011 del 1° giugno 2011 consid. 3.1.2); determinare quale reddito una persona possa effettivamente perseguire è, per contro, una questione di fatto e dunque riesaminata nell'ottica dell'arbitrio (supra consid. 1.4; su tutto vedasi DTF 137 III 118 consid. 2.3; 137 III 102 consid. 4.2.2.2; 128 III 4 consid. 4; 5A_340/2011 del 7 settembre 2011 consid. 5.2.1, in FamPra.ch 2012 pag. 193). Per il coniuge che ha gestito l'economia domestica vige la presunzione che non può essergli richiesto di riprendere un'attività lavorativa se al momento della separazione egli aveva già 45 anni. Ma questa presunzione è refragabile. Sussiste inoltre la tendenza ad innalzare tale limite a 50 anni. Questo limite d'età, infine, trova soltanto parziale applicazione quando la questione è non di riprendere un'attività professionale, bensì di estenderla (sentenza 5A_340/2011 del 7 settembre 2011 consid. 5.2.2, in FamPra.ch 2012 pag. 193; sentenza 5A_206/2010 del 21 giugno 2010 consid. 5.3.4, in FamPra.ch 2010 pag. 909).
3.3.2 Nel caso di specie, l'influsso avuto dal matrimonio sulla situazione finanziaria dell'opponente non è più contestato, così come non lo è l'obbligo di lei di estendere la propria attività lavorativa al 100 % al più tardi quando il figlio comune C._ avrà compiuto i 16 anni (18 settembre 2012). Litigioso è unicamente il genere di attività che ella potrà allora svolgere e, di conseguenza, il reddito che sarà in grado di conseguire. Come visto (supra consid. 2.2), il Tribunale di appello ha considerato improbabile un suo reinserimento in un'attività nel settore sociosanitario a causa dell'età e, soprattutto, della mancanza di corrispondente formazione professionale specifica; ha tuttavia ritenuto di poterle imputare un reddito di fr. 3'000.-- mensili derivato da un'attività non qualificata, ad esempio come addetta alle pulizie.
3.3.3 La conclusione del Tribunale di appello circa il genere di attività imputabile all'opponente non viola il diritto (supra consid. 3.3.1). Che ella non disponga delle qualifiche professionali per un'attività nell'ambito sociosanitario, è accertato ed è rimasto incontestato. Ora, l'assenza di qualifiche avrebbe potuto essere elemento di secondaria importanza se l'opponente fosse rimasta nel tempo attiva in quell'ambito, seppur a tempo parziale: in tal caso, come del resto sottolinea a ragione il Tribunale di appello, si sarebbe anche potuto ammettere che ella sarebbe stata in grado di estendere quella sua attività. Così non è avvenuto: ella è stata licenziata dall'allora datore di lavoro, il Comune di X._, in data 30 luglio 2008 (con effetto al 31 ottobre 2008), e - seguendo l'opinione del ricorrente - si troverebbe dunque oggi nella situazione di doversi reinserire, a distanza di quasi quattro anni ed all'età di cinquantadue anni, in un campo di attività per il quale non è qualificata. Quest'argomentazione dei Giudici cantonali non eccede il margine di apprezzamento che conferisce loro il diritto federale. Né tale argomentazione può dirsi contraddittoria, posto che - come appena detto - una decennale esperienza può semmai supplire alla mancanza di formazione riconosciuta solo in circostanze che qui non si riscontrano.
3.3.4 Quanto all'ammontare del reddito imputabile all'opponente, questione di fatto (supra consid. 3.3.1), il Tribunale di appello ha ritenuto di poter imputare all'opponente un'attività non qualificata (quale addetta alle pulizie) generante un reddito di fr. 3'000.-- mensili. In tal modo esso ha debitamente (seppur succintamente) motivato la propria conclusione (DTF 137 III 118 consid. 2.3), tant'è vero che l'opponente ha accettato l'obbligo impostole dai Giudici cantonali e non ha ricorso. Il ricorrente non riesce a dimostrare l'arbitrio dell'accertamento del Tribunale di appello. La sua critica si esaurisce nel riprendere il reddito conseguito dall'opponente nel 2004 svolgendo al 50 % un'attività per la quale, come appena detto, non possiede le qualifiche, ed a moltiplicarlo per due; essa appare pertanto puramente appellatoria. Accertato che il Tribunale di appello ha, senza violare il diritto, escluso la possibilità che l'opponente trovi un'occupazione del genere (e con la remunerazione) di quella esercitata in precedenza, il ricorrente avrebbe dovuto dimostrare in modo puntuale e preciso che anche svolgendo un'occupazione non qualificata, l'opponente sarebbe in grado di percepire un reddito maggiore rispetto a quello di fr. 3'000.-- ammesso dai Giudici cantonali. Di ciò non vi è traccia nel ricorso.
3.3.5 La censura ricorsuale appare dunque infondata in quanto la si possa ritenere sufficientemente motivata.
3.4 Inoltre, il ricorrente contesta il calcolo del proprio fabbisogno minimo. Ritiene che il Tribunale di appello abbia accertato i fatti in modo arbitrario omettendo di inserirvi l'onere della rata di leasing per l'autovettura: a suo dire, sebbene al momento del giudizio pretorile il contratto di leasing fosse scaduto, egli non disponeva dei risparmi necessari per riscattare il veicolo (ad un prezzo particolarmente elevato) o per acquistarne uno nuovo, ed era dunque nell'obbligo di concludere un nuovo leasing, con conseguente aumento del suo fabbisogno minimo a fr. 3'974.--. La censura concerne dunque l'esame della sua capacità contributiva.
3.4.1 Il ricorrente motiva la propria censura asserendo che egli non disponeva dei mezzi finanziari per riscattare il veicolo al termine del leasing. La censura si fonda tuttavia su un fatto non accertato dal Tribunale di appello: la pretesa mancanza di risparmi sufficienti per riscattare il veicolo al termine del contratto di leasing non emerge dalla sentenza impugnata. Fatto nuovo, esso non può essere tenuto in considerazione (supra consid. 1.5). Né il vago rinvio del ricorrente agli "accertamenti in atti relativi in particolare alla liquidazione del regime dei beni tra i coniugi" può costituire valida motivazione, dovendo l'atto ricorsuale contenerla esaustivamente (DTF 133 II 396 consid. 3.1; 126 III 198 consid. 1d; sentenza 5A_477/2010 del 27 gennaio 2011 consid. 1.2, non pubblicato in DTF 137 III 97). Già per questi due motivi la censura non appare motivata conformemente alle esigenze di legge.
3.4.2 Essa sarebbe peraltro infondata. Il Tribunale di appello ha accertato che al momento in cui il Pretore aveva statuito, il contratto leasing dell'auto del ricorrente era scaduto. La questione non è, dunque, se continuare ad includere una spesa ricorrente già presente nel fabbisogno della famiglia in costanza di matrimonio (v. in proposito AESCHLIMANN/BÄHLER/FREIVOGEL, in FamKommentar Scheidung, vol. II, 2a ed. 2011, appendice Unterhaltsberechnungen n. 64 pag. 455), bensì se tenerne conto quale nuova posta del fabbisogno del ricorrente. Per costante giurisprudenza, ciò è possibile qualora l'automobile rappresenti un bene impignorabile siccome indispensabile per l'esercizio della professione del debitore (art. 92 cpv. 1 n. 3 LEF; sentenza 5A_27/2010 del 15 aprile 2010 consid. 3.2.2). Il ricorrente medesimo non pretende che ciò sia il caso, mentre l'opponente rammenta che se il ricorrente utilizza il proprio veicolo a scopo professionale, egli ha diritto al risarcimento delle relative spese da parte del datore di lavoro.
3.5 Da ultimo, il ricorrente critica l'assunto del Tribunale di appello, secondo il quale egli beneficerà automaticamente di un'aumentata eccedenza quando - nell'ottobre 2014 - il figlio C._ avrà raggiunto la maggiore età ed il suo obbligo contributivo nei confronti del figlio sarà cessato, creando in tal modo le basi per un aumento del contributo alla ex moglie; egli ricorda l'eventualità di un obbligo contributivo al figlio oltre la maggiore età del medesimo giusta l'art. 277 cpv. 2 CC.
3.5.1 L'obbligo di mantenimento dura fino alla maggiore età del figlio (art. 277 cpv. 1 CC), ovvero fino al diciottesimo compleanno (art. 14 CC), a meno che non ricorrano le condizioni dell'art. 277 cpv. 2 CC: i genitori devono continuare a provvedere al mantenimento del figlio oltre questa età se lo si può esigere da loro considerato l'insieme delle circostanze e se il figlio è ancora in formazione. Di regola incombe al figlio far valere giudizialmente questa sua pretesa al mantenimento oltre la maggiore età (PETER BREITSCHMID, in Basler Kommentar, Zivilgesetzbuch, vol. I, 4a ed. 2010, n. 23 ad art. 277 CC). In alternativa, la legge prevede tuttavia che nel quadro del divorzio l'obbligo contributivo possa essere fissato oltre la maggiore età del figlio (art. 133 cpv. 1 2a frase CC); il legislatore ha inteso in tal modo evitare che l'abbassamento della maggiore età potesse compromettere la formazione dei giovani per il fatto di obbligarli ad agire in giudizio contro il proprio genitore (sentenza 5A_18/2011 del 1° giugno 2011 consid. 5.1.1).
3.5.2 Nel caso di specie, in assenza di precisazioni in merito al contributo di mantenimento del figlio tanto nella sentenza pretorile che in quella di appello qui impugnata, va ammesso che i giudici di prima e seconda sede hanno inteso attenersi alla regola dell'art. 277 cpv. 1 CC e non hanno preso in considerazione la possibilità di fissare già in sede di divorzio un contributo al figlio C._ oltre la sua maggiore età. L'eventualità di un tale contributo è pertanto del tutto aperta. Spetterà semmai a C._ agire nei confronti di uno o entrambi i genitori. In tale circostanza, sarà invece compito del qui ricorrente valutare ed eventualmente procedere giudizialmente al fine di ottenere un adattamento dei contributi alimentari alla ex moglie - rammentata tuttavia la precedenza dell'obbligo di mantenimento nei confronti dell'ex coniuge sull'obbligo nei confronti del figlio maggiorenne (su tutto v. DTF 132 III 209 consid. 2.3).
3.5.3 La censura appare pertanto infondata.
3.6 Giova infine rilevare che il ricorrente non formula alcuna ammissibile censura avverso la condanna al versamento del contributo alimentare per l'ex moglie "vita natural durante". Tale questione non è perciò esaminata in questa sede (supra consid. 3.1 in fine).
4. In conclusione, il ricorso va respinto nella misura della sua ammissibilità. Tassa e spese di giustizia vanno poste a carico del ricorrente soccombente (art. 66 cpv. 1 LTF), il quale verserà ripetibili di istanza federale all'opponente (art. 68 cpv. 1 e 2 LTF). La domanda di concessione dell'assistenza giudiziaria formulata dall'opponente per la procedura avanti al Tribunale federale (art. 64 cpv. 1 LTF) diviene pertanto priva d'oggetto. Una concessione preventiva del gratuito patrocinio per l'eventualità che il ricorrente non possa versare le ripetibili non si giustifica, non avendo l'opponente speso una sola parola per rendere verosimile tale pericolo, né ciò apparendo dagli atti, e la richiesta ivi relativa va quindi respinta.
Per questi motivi, il Tribunale federale pronuncia:
1. Nella misura in cui è ammissibile, il ricorso è respinto.
2. Nella misura in cui non è divenuta priva d'oggetto, la domanda di assistenza giudiziaria dell'opponente è respinta.
3. Le spese giudiziarie di fr. 1'500.-- sono poste a carico del ricorrente, che rifonderà all'opponente fr. 1'500.-- a titolo di ripetibili della sede federale.
4. Comunicazione ai patrocinatori delle parti e alla I Camera civile del Tribunale d'appello del Cantone Ticino.