Sachverhalt:
A. H._ (Jg. 1958) meldete sich am 21. September 2005 bei der Invalidenversicherung zum Leistungsbezug an. Die IV-Stelle des Kantons Zug holte u.a. das Gutachten des Instituts I._ vom 27. Juni 2007 ein und verneinte nach durchgeführtem Vorbescheidverfahren gestützt auf die Einkommensvergleichsmethode einen Ren-tenanspruch mangels leistungsbegründenden Invaliditätsgrades (Verfügung vom 20. März 2008).
Am 3. Juli 2008 stellte H._ erneut ein Leistungsgesuch und legte danach im Verwaltungsverfahren die Berichte des Dr. med. A._, Praktischer Arzt FMH vom 16. Juli und 1. De-zember 2008, der Dienste X._ vom 5. September und 18. November 2008, des Spitals G._ vom 21. No-vember 2008 sowie des med. pract. M._ vom 19. November 2008 auf. Die IV-Stelle trat auf die Neuanmeldung ein und holte zusätzliche Auskünfte der Dienste X._ vom 5. Februar 2009 ein. Gestützt auf eine Stellungnahme des Regionalen ärztlichen Dienstes Zentralschweiz (im Folgenden: RAD) vom 19. Februar 2009 stellte sie mit Vorbescheid vom 27. Februar 2009 die Ablehnung des Leistungsgesuchs in Aussicht, woran sie nach Vernehmlassung des Versicherten, mit welcher die Berichte des Spitals G._ vom 4. Dezember 2008 und 19. März 2009 eingereicht wurden, festhielt (Verfügung vom 5. Oktober 2009).
B. Hiegegen liess H._ Beschwerde unter Auflage der Berichte der Diensten X._ vom 9. September 2009 sowie des Dr. med. R._, Facharzt für Psychiatrie und Psychotherapie vom 25. Februar 2010 einreichen und beantragen, es sei ihm spätestens ab 1. Mai 2008 mindestens eine halbe Invalidenrente zuzusprechen; eventualiter sei ein psychiatrisches und ein rheumatologisches Gutachten einzuholen. Das Verwaltungsgericht des Kantons Zug wies das Rechtsmittel ab (Entscheid vom 11. Mai 2010).
C. Mit Beschwerde in öffentlich-rechtlichen Angelegenheiten lässt H._ das vorinstanzlich gestellte Rechtsbegehren wiederholen. Zudem ersucht er um Gewährung der unentgeltlichen Rechtspflege für das bundesgerichtliche Verfahren.
Die IV-Stelle und das kantonale Gericht schliessen auf Abweisung der Beschwerde. Das Bundesamt für Sozialversicherungen verzichtet auf eine Vernehmlassung.

Erwägungen:
1. 1.1 Die Beschwerde in öffentlich-rechtlichen Angelegenheiten (Art. 82 ff. BGG) kann wegen Rechtsverletzung gemäss Art. 95 f. BGG erhoben werden. Das Bundesgericht legt seinem Urteil den Sachverhalt zugrunde, den die Vorinstanz festgestellt hat (Art. 105 Abs. 1 BGG). Es kann deren Sachverhaltsfeststellung nur berichtigen oder ergänzen, wenn sie offensichtlich unrichtig ist oder auf einer Rechtsverletzung im Sinne von Art. 95 BGG beruht und wenn die Behebung des Mangels für den Ausgang des Verfahrens entscheidend sein kann (Art. 97 Abs. 1 BGG in Verbindung mit Art. 105 Abs. 2 BGG). Das Bundesgericht prüft grundsätzlich nur die geltend gemachten Rügen (<ref-ruling> E. 1.4.1 S. 254).
1.2 Die Beachtung des Untersuchungsgrundsatzes und der Beweiswürdigungsregeln nach Art. 61 lit. c ATSG ist eine Rechtsfrage (<ref-ruling> E. 3.2 S. 397 und E. 4 S. 399). Die konkrete wie auch die antizipierte Beweiswürdigung betreffen Tatfragen, die das Bundesgericht lediglich auf offensichtliche Unrichtigkeit und Rechtsfehlerhaftigkeit hin zu überprüfen befugt ist (Art. 105 Abs. 2 BGG). Unter diesem Blickwinkel hält ein Verzicht der Vorinstanz auf weitere Beweisvorkehren aufgrund antizipierter Beweiswürdigung etwa dann nicht stand, wenn die Sachverhaltsfeststellung unauflösbare Widersprüche enthält oder wenn eine entscheidwesentliche Tatsache auf unvollständiger Beweisgrundlage - beispielsweise ohne Beizug des notwendigen Fachwissens unabhängiger Experten - beantwortet wird (Urteile 8C_391/2009 vom 21. Oktober 2009 E. 1 und 9C_410/2008 vom 8. September 2008 E. 3.3.1 mit Hinweisen).
2. Streitgegenstand bildet die Frage, ob sich die tatsächlichen Verhältnisse seit der letzten rechtskräftigen Rentenablehnung (Verfügung vom 20. März 2008) bis zur verfügungsweisen Neuprüfung vom 5. Ok-tober 2009 in revisionsrechtlich erheblicher Weise verändert haben.
2.1 2.1.1 Das kantonale Gericht hat die Bestimmungen und Grundsätze über die Begriffe der Arbeits- und Erwerbsunfähigkeit (Art. 6 Satz 2 und Art. 7 ATSG) und Invalidität (Art. 8 Abs. 1 ATSG; Art. 4 IVG), die Voraussetzungen und den Umfang des Rentenanspruchs (Art. 28 Abs. 1 IVG), die Bemessung des Invaliditätsgrades bei erwerbstätigen Versicherten nach der Einkommensvergleichsmethode (Art. 16 ATSG in Verbindung mit Art. 28 Abs. 2 IVG; <ref-ruling> E. 3.4.2 S. 349), die Aufgabe des Arztes oder der Ärztin im Rahmen der Invaliditätsbemessung (<ref-ruling> E. 4 S. 261) sowie den Beweiswert und die Würdigung ärztlicher Berichte und Gutachten (<ref-ruling> E. 3a S. 352) zutreffend dargelegt. Darauf wird verwiesen.
2.1.2 Zu wiederholen ist, dass gemäss Art. 17 Abs. 1 ATSG die Rente von Amtes wegen oder auf Gesuch hin für die Zukunft entsprechend erhöht, herabgesetzt oder aufgehoben wird, wenn sich der Invaliditätsgrad einer Rentenbezügerin oder eines Rentenbezügers erheblich ändert. Anlass zur Rentenrevision gibt jede wesentliche Änderung in den tatsächlichen Verhältnissen, die geeignet ist, den Invaliditätsgrad und damit den Rentenanspruch zu beeinflussen. Eine bloss unterschiedliche Beurteilung eines im Wesentlichen gleich gebliebenen Sachverhalts stellt allerdings keine revisionsbegründende Tatsachenänderung dar (<ref-ruling> E. 2b S. 372). Praxisgemäss ist die Invalidenrente aber auch dann revidierbar, wenn sich die erwerblichen Auswirkungen des an sich gleich gebliebenen Gesundheitszustandes erheblich verändert haben (<ref-ruling> E. 6.1 S. 546, 130 V 343 E. 3.5 S. 349 f. mit Hinweisen). Diese Grundsätze gelten sinngemäss auch im Neuanmeldeverfahren nach Art. 87 Abs. 4 IVV (<ref-ruling>).
2.1.2 Zu wiederholen ist, dass gemäss Art. 17 Abs. 1 ATSG die Rente von Amtes wegen oder auf Gesuch hin für die Zukunft entsprechend erhöht, herabgesetzt oder aufgehoben wird, wenn sich der Invaliditätsgrad einer Rentenbezügerin oder eines Rentenbezügers erheblich ändert. Anlass zur Rentenrevision gibt jede wesentliche Änderung in den tatsächlichen Verhältnissen, die geeignet ist, den Invaliditätsgrad und damit den Rentenanspruch zu beeinflussen. Eine bloss unterschiedliche Beurteilung eines im Wesentlichen gleich gebliebenen Sachverhalts stellt allerdings keine revisionsbegründende Tatsachenänderung dar (<ref-ruling> E. 2b S. 372). Praxisgemäss ist die Invalidenrente aber auch dann revidierbar, wenn sich die erwerblichen Auswirkungen des an sich gleich gebliebenen Gesundheitszustandes erheblich verändert haben (<ref-ruling> E. 6.1 S. 546, 130 V 343 E. 3.5 S. 349 f. mit Hinweisen). Diese Grundsätze gelten sinngemäss auch im Neuanmeldeverfahren nach Art. 87 Abs. 4 IVV (<ref-ruling>).
2.2 2.2.1 Soweit der Beschwerdeführer das Gutachten des Instituts I._ vom 27. Juni 2007, welches der unangefochten rechts-kräftig gewordenen ersten Rentenablehnung (Verfügung vom 20. März 2008) zugrunde lag, in Frage zu stellen scheint, ist auf seine Vorbringen nicht näher einzugehen. Er übersieht, dass er damit den Rückkommensgrund der Wiedererwägung geltend macht, auf dessen Beurteilung kein Rechtsanspruch besteht (Art. 53 Abs. 2 ATSG; MEYER,
Rechtsprechung des Bundesgerichts zum IVG, Zürich/Basel/Genf 2010, S. 386 f. mit Hinweisen auf die Rechtsprechung).
2.2.2 Die Vorinstanz hat zunächst zutreffend erwogen, dass zur Beurteilung der streitigen Frage, nicht auf die Auskünfte des den Versicherten behandelnden Psychiaters pract. med. M._ abgestellt werden kann, nachdem dieser entgegen der fachärztlichen Beurteilung des Instituts I._ im Gutachten vom 27. Juni 2007 sowohl davor wie danach von einem schwerwiegenden psychischen Leiden mit vollständiger Arbeitsunfähigkeit bei gleichgebliebenen Befunden ausging. Den Auskünften der den Versicherten nach Erlass der Verfügung vom 20. März 2008 therapierenden Ärzte der Dienste X._ ist zu entnehmen, dass anstelle der im Gutachten des Instituts I._ diagnostizierten rezidivierenden depressiven Störung (gegenwärtig leichte Episode [ICD-10: F33.0]) mit 20%-iger Arbeitsunfähigkeit, nunmehr eine mittelgradige depressive Episode mit somatischem Syndrom (ICD-10: F32.11) sowie ein Verdacht auf eine anhaltende somatoforme Schmerzstörung (ICD-10: F45.4) bestand. Dieser Gesundheitsschaden habe eine Arbeitsunfähigkeit von 80 % zur Folge. Die Vorinstanz hat dazu festgehalten, wie schon aus dem Begriff hervorgehe, schliesse eine depressive Episode einen dauerhaften Gesundheitsschaden aus. Zudem sei nicht bei jeder kleinsten Veränderung des psychischen Gesundheitszustandes eine psychiatrische Abklärung vorzunehmen und die Arbeitsfähigkeit neu zu prüfen. Gegen das Vorliegen einer dauerhaften Verschlechterung des Gesundheitszustands spreche zudem, dass vor als auch nach der Begutachtung durch die Ärzte des Instituts I._ die Therapiefrequenz gleich geblieben sei. Schliesslich sprächen die Psychiater der Dienste X._ lediglich von einem Verdacht auf eine somatoforme Schmerzstörung, weshalb insgesamt von der Überwindbarkeit der geltend gemachten psychischen Leiden auszugehen sei. Diese Beweiswürdigung ist nicht zu beanstanden. Der Beschwerdeführer übersieht, dass eine Sachverhaltsfeststellung nicht schon dann offensichtlich unrichtig ist, wenn die gegenteilige Ansicht ebenfalls vertretbar oder bei freier Prüfung gar vorzuziehen wäre, sondern erst, wenn sie zur tatsächlichen Situation in klarem Widerspruch steht, auf einem offenkundigen Versehen beruht oder sich sachlich in keiner Weise rechtfertigen lässt (<ref-ruling> E. 7.1 S. 398). Die vorinstanzlichen Erwägungen können zudem mit dem Hinweis auf die Rechtsprechung ergänzt werden, wonach die psychiatrische Exploraton von der Natur der Sache her nicht ermessensfrei erfolgen kann und daher und der begutachtenden Person deshalb praktisch ein gewisser Spielraum, innerhalb dessen verschiedene medizinische Interpretationen möglich, zulässig und zu respektieren sind, zu gewähren ist, sofern dabei lege artis vorgegangen worden ist. Daher und unter Beachtung der Divergenz von medizinischem Behandlungs- und Abklärungsauftrag (<ref-ruling> E. 4 S. 175; Urteil I 701/05 vom 5. Januar 2007 E. 2 in fine, mit Hinweisen) kann eine medizinische Administrativ- oder Gerichtsexpertise nicht stets in Frage gestellt und zum Anlass weiterer Abklärungen genommen werden, wenn die behandelnden Ärzte zu unterschiedlichen Einschätzungen gelangen oder an vorgängig geäusserten abweichenden Auffassungen festhalten. Anders verhält es sich nur, wenn diese objektiv feststellbare Gesichtspunkte vorbringen, die im Rahmen der psychiatrischen Begutachtung unerkannt geblieben und geeignet sind, zu einer abweichenden Beurteilung zu führen (Urteile 8C_694/2008 E. 5.1 und I 51/06 vom 19. September 2006 E. 3.1.2). Solche liegen hier nicht vor. Zum einen legen die Ärzte der Dienste X._ nicht dar, weshalb von den Ergebnissen des Gutachtens des Instituts I._, das sie nicht einmal erwähnen, abzuweichen ist. Zum anderen genügt der neu diagnostizierte Verdacht auf eine anhaltende somatoforme Schmerzstörung nicht zur Annahme, dass ein komorbider Gesundheitsschaden vorliegt, der sich invalidisierend auswirken könnte (vgl. <ref-ruling> E. 2.2.3 S. 354 f.). Insgesamt ist in Bestätigung des vorinstanzlichen Entscheids, auf welchen im Übrigen verwiesen wird, festzuhalten, dass sich der Gesundheitszustand im massgeblichen Vergleichszeitraum nicht in revisionsrechtlich erheblicher Weise verschlechtert hat. Von den beantragten Weiterungen ist abzusehen.
3. Die Voraussetzungen für die Bewilligung der unentgeltlichen Prozessführung und Verbeiständung im bundesgerichtlichen Verfahren (Art. 64 Abs. 1 und 2 BGG) sind erfüllt, weshalb dem entsprechenden Gesuch in der Beschwerde stattzugeben ist. Der Beschwerdeführer ist indessen auf Art. 64 Abs. 4 BGG hinzuweisen, wonach die Partei der Gerichtskasse Ersatz zu leisten haben wird, wenn sie später dazu in der Lage ist.

Demnach erkennt das Bundesgericht:
1. Die Beschwerde wird abgewiesen.
2. Dem Beschwerdeführer wird die unentgeltliche Rechtspflege gewährt.
3. Die Gerichtskosten von Fr. 500.- werden dem Beschwerdeführer auferlegt, indes vorläufig auf die Gerichtskasse genommen.
4. Rechtsanwalt Simon Näscher wird aus der Gerichtskasse eine Entschädigung von Fr. 2'800.- ausgerichtet.
5. Dieses Urteil wird den Parteien, dem Verwaltungsgericht des Kantons Zug, Sozialversicherungsrechtliche Kammer, und dem Bundesamt für Sozialversicherungen schriftlich mitgeteilt.
Luzern, 27. Dezember 2010
Im Namen der I. sozialrechtlichen Abteilung
des Schweizerischen Bundesgerichts
Der Präsident: Der Gerichtsschreiber:
Ursprung Grunder