Fatti:
A. I cittadini italiani A.A._ e B.A._ sono giunti in Svizzera nel 1986, con i figli C._ e D._. Essi hanno ottenuto un permesso di dimora e, a partire dal 1991, un permesso di domicilio. Nel 2002, i permessi citati sono stati trasformati in autorizzazioni di domicilio CE/AELS, con termine di controllo scadente il 14 gennaio 2013. Nel frattempo, ad D._ è stata conferita la cittadinanza svizzera.
B. Nel corso dei mesi di maggio e giugno 2009, contestualmente all'esame della richiesta di naturalizzazione presentata da C._, la Polizia comunale di F._ ha effettuato diversi controlli presso l'abitazione della famiglia A._. Gli agenti hanno constatato la generale assenza dei suoi componenti, nonché un ritiro irregolare della corrispondenza. In seguito a puntuali verifiche è pure emerso che, tra il 1999 e il 2009, il consumo di energia da parte della famiglia A._ è stato molto scarso.
I coniugi A._ sono stati allora espressamente interrogati in merito alla loro presenza nel Comune.
Il 9 luglio 2009, B.A._ ha affermato di restare spesso sola nell'appartamento di F._ e di rendere frequenti visite alla sorella, che vive nel Comasco. Ha pure spiegato di pernottare a F._ a seconda del rientro di uno dei suoi familiari dall'Italia, ma di avere un'abitazione anche a E._, in provincia di Como (I). Ha infine aggiunto che il consumo di energia elettrica risulta essere molto scarso in quanto lei e i suoi famigliari non utilizzano i vari apparecchi di uso comune in un appartamento.
ll 10 luglio 2009, A.A._ ha da parte sua affermato che l'attività da lui svolta comporta lunghi soggiorni in Italia, per l'acquisizione di clientela. Ha precisato di fermarsi spesso a E._ (I), dove possiede un appartamento, e infine aggiunto che l'abitazione di F._ viene utilizzata quale punto di riferimento per l'attività lavorativa e per la famiglia, quando egli e i suoi familiari si trovano in Svizzera.
C. Sulla base degli accertamenti svolti e delle dichiarazioni rilasciate, ritenendo che risiedano in realtà a E._ (I), il 16 settembre 2009 la Sezione dei permessi e dell'immigrazione del Dipartimento delle istituzioni del Canton Ticino (ora Sezione della popolazione) ha dichiarato la decadenza dei permessi di domicilio di A.A._ e B.A._, intimando loro di lasciare la Svizzera entro il 14 ottobre successivo.
Su ricorso, detta decisione è stata confermata dapprima dal Consiglio di Stato, quindi dal Tribunale cantonale amministrativo, con sentenza del 18 marzo 2010.
D. L'11 maggio 2010, A.A._ e B.A._ hanno impugnato detto giudizio con un ricorso in materia di diritto pubblico dinanzi al Tribunale federale, chiedendone l'annullamento, poiché sarebbe stato reso in violazione del diritto federale.
Con decreto presidenziale del 14 maggio 2010, è stato concesso l'effetto sospensivo al gravame.
Chiamato ad esprimersi, il Tribunale cantonale amministrativo si è riconfermato nelle motivazioni e nelle conclusioni della propria sentenza. Il rigetto del gravame è stato postulato anche dalla Sezione della popolazione e dall'Ufficio federale della migrazione. Da parte sua, il Consiglio di Stato si è rimesso al giudizio di questa Corte.

Diritto:
1. II Tribunale federale esamina d'ufficio e con piena cognizione la sua competenza (<ref-law>) e l'ammissibilità dei gravami che gli vengono sottoposti (<ref-ruling> consid. 1 pag. 24).
1.1 Presentata in tempo utile (art. 46 cpv. 1 lett. a in relazione con l'<ref-law>) dai destinatari della decisione querelata (<ref-law>), l'impugnativa è nella fattispecie ammissibile quale ricorso in materia di diritto pubblico giusta l'art. 82 segg. LTF, in quanto concerne la constatazione della caducità di permessi che autorizzano di principio a soggiornare in Svizzera a tempo indeterminato (sentenze 2C_100/2010 del 19 luglio 2010 consid. 1.2 e 2C_147/2010 del 22 giugno 2010 consid. 2.1).
1.2 Per quanto non già altrimenti agli atti, i documenti allegati al ricorso devono però essere estromessi dall'incarto (sentenza 2C_475/2009 del 26 gennaio 2010 consid. 2). I ricorrenti non hanno infatti sostanziato perché la loro produzione si sia giustificata per la prima volta a seguito dell'emanazione del giudizio impugnato (<ref-law>).
2. 2.1 Con il ricorso in materia di diritto pubblico può tra l'altro venir censurata sia la violazione del diritto federale (<ref-law>), nozione che comprende i diritti costituzionali dei cittadini (<ref-ruling> consid. 3.1 pag. 447 seg.), sia quella del diritto internazionale (<ref-law>). Rispettate le condizioni di cui all'<ref-law> da parte del ricorrente, il Tribunale federale applica comunque il diritto d'ufficio (<ref-law>) e può accogliere o respingere un ricorso anche per motivi diversi da quelli invocati o su cui si è fondata l'autorità precedente (<ref-ruling> consid. 1.4.1 pag. 254). La violazione di diritti fondamentali è per contro esaminata solo se il ricorrente ha espressamente sollevato tale censura (<ref-law>; <ref-ruling> consid. 2.2 pag. 246; <ref-ruling> consid. 3.2 pag. 88).
2.2 Il Tribunale federale fonda il suo ragionamento giuridico sull'accertamento dei fatti svolto dall'autorità inferiore (<ref-law>); può scostarsene solo se viola il diritto ai sensi dell'<ref-law> o è manifestamente inesatto (<ref-law>); occorre inoltre che l'eliminazione dell'asserito vizio possa influire in maniera determinante sull'esito della causa. 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 (<ref-law>).
3. La fattispecie in esame riguarda come detto la constatazione della decadenza dei permessi di domicilio CE/AELS a suo tempo accordati ai ricorrenti.
3.1 Il permesso di domicilio CE/AELS è un permesso che non è in quanto tale previsto dall'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 (Accordo sulla libera circolazione delle persone o ALC; RS 0.142.112.681), di principio applicabile alla fattispecie in forza della nazionalità italiana dei ricorrenti. Giusta l'art. 5 dell'ordinanza sull'introduzione della libera circolazione delle persone del 22 maggio 2002 (OLCP; RS 142.203), esso viene rilasciato ai cittadini della CE e dell'AELS in virtù dell'art. 34 della legge federale sugli stranieri del 16 dicembre 2005 (LStr; RS 142.20) e degli art. 60-63 dell'ordinanza sull'ammissione, il soggiorno e l'attività lucrativa del 24 ottobre 2007 (OASA; RS 142.201), nonché in conformità degli accordi di domicilio conclusi dalla Svizzera (<ref-ruling> consid. 4 pag. 55).
3.2 Silente in merito al rilascio del permesso di domicilio CE/AELS - così come ad una revoca dello stesso, che è pure regolata dalla LStr (<ref-law>) -, l'Accordo sulla libera circolazione delle persone non può ciò nonostante essere trascurato. In relazione alla decadenza delle carte di soggiorno CE/AELS - tra le quali rientra anche il permesso qui in discussione (art. 4 segg. OLCP) - esso prevede in effetti espressamente che le interruzioni del soggiorno che non superino sei mesi consecutivi e le assenze motivate dall'assolvimento di obblighi militari non ne infirmano la validità (cfr. art. 6 cpv. 5, art. 12 cpv. 5 e art. 24 cpv. 6 Allegato I ALC).
3.3 Fatta eccezione per la possibilità di chiedere di poter mantenere il permesso oltre il termine legale - facoltà non accordata dall'ALC, su cui però non verte la fattispecie - quanto previsto dall'Accordo sulla libera circolazione delle persone è per altro equivalente a ciò che prescrive sia l'art. 61 cpv. 2 LStr - che riprende il tenore dell'art. 9 cpv. 3 lett. c dell'abrogata legge federale sul domicilio e la dimora degli stranieri del 26 marzo 1931 (Messaggio relativo alla legge federale sugli stranieri, FF 2002 3327 segg. n. 2.9.2) -, sia la cifra 3 della Dichiarazione del 5 maggio 1934 (RS 0.142.114.541.3) concernente l'applicazione della Convenzione italo-svizzera di domicilio e consolare del 22 luglio 1868 (RS 0.142.114.541).
In modo analogo ai menzionati disposti dell'ALC, anche le norme citate prevedono infatti che, in mancanza di un annuncio esplicito o di una richiesta di mantenimento, un permesso di domicilio decada dopo sei mesi dalla partenza dalla Svizzera (ancora con riferimento all'art. 9 cpv. 3 lett. c LDDS cfr. sentenze 2C_147/2010 del 22 giugno 2010 consid. 5.1 e 2A.464/1999 del 19 giugno 2000 consid. 4).
3.4 Nel caso in esame, risulta che i ricorrenti non hanno notificato nessuna partenza alle autorità e nemmeno hanno richiesto un mantenimento del permesso a norma della legge federale sugli stranieri o della Dichiarazione conclusa con l'Italia. Nel seguito, resta pertanto da verificare se la decadenza dei permessi in loro possesso sia da ricondurre al tempo effettivo trascorso in Italia.
4. Come detto, in base alle normative evocate, incluso l'Accordo sulla libera circolazione delle persone, in casi come quello in discussione la constatazione della decadenza di un permesso di domicilio si giustifica già solo dal trascorrere di un lasso di tempo di sei mesi dalla partenza dalla Svizzera.
4.1 Secondo la giurisprudenza del Tribunale federale, sviluppata quando ancora era in vigore la legge federale sul domicilio e la dimora degli stranieri e oggi almeno in parte codificata nell'<ref-law>, tale fattispecie è però realizzata anche se lo straniero si assenta regolarmente dalla Svizzera durante un lasso di tempo lungo, ritornandovi ogni volta prima del trascorrere dei sei mesi previsti dalla legge, per motivi di visita, turismo o affari. Al pari di un'assenza continuata, questi rientri non interrompono infatti le assenze all'estero, neppure quando lo straniero dispone di un alloggio in Svizzera ed è animato dal desiderio di mantenere intensi rapporti con il nostro Paese (<ref-ruling> consid. 2c pag. 372; sentenze 2C_147/2010 del 22 giugno 2010 consid. 5.1 e 2C_581/2008 del 6 novembre 2008 consid. 4.1).
4.2 In tali circostanze (ripetuti soggiorni nel Paese d'origine durante un lasso di tempo di svariati anni, interrotti da più o meno lunghi periodi di presenza in Svizzera), la questione del decadimento di un permesso dipende allora da un altro aspetto, ovvero dalla determinazione del luogo che costituisce per lo straniero il centro dei propri interessi (sentenze 2C_147/2010 del 22 giugno 2010 consid. 5.1 e 2A.31/2006 dell'8 maggio 2006 consid. 3.2 entrambe con rinvii a <ref-ruling> consid. 2c; Zünd/Arquint, Beendigung der Anwesenheit, Entfernung und Fernhaltung, in Ausländerrecht, 2a ed. 2009, n. 8.8 segg.).
5. Nella fattispecie, nonostante a torto escluda l'applicazione dell'ALC, la Corte cantonale giunge a conclusioni conformi alle norme e alla giurisprudenza menzionate.
5.1 Dagli accertamenti svolti sul posto come pure dalle risultanze degli interrogatori - che non appaiono manifestamente inesatti e che come tali non sono per altro contestati, anche se ad essi i ricorrenti danno una differente valenza giuridica - emerge in effetti che, almeno dal 1999 e malgrado i rientri in Svizzera per motivi medici, impegni professionali, ecc., il centro dei loro interessi non si trova nel nostro Paese, bensì altrove.
5.2 I controlli della polizia comunale, svolti tra il 18 maggio e il 25 giugno 2009 e gli accertamenti in merito al consumo di energia elettrica concernenti il periodo tra il 1999 e il 2009, dimostrano infatti chiaramente che, pur disponendo di un'abitazione a F._, i ricorrenti vi fanno riferimento solo in modo limitato, in concomitanza con impegni specifici, in relazione segnatamente alla professione svolta da A.A._.
In Italia soggiornano invece con regolarità, sia per motivi familiari che professionali. Non lontano dal confine svizzero, in provincia di Como (I), risiedono parenti con cui i ricorrenti hanno contatti giornalieri e loro stessi vi posseggono un appartamento, dove trascorrono regolarmente del tempo e altrettanto abitualmente pernottano, anche nei giorni lavorativi.
5.3 In base alle circostanze evocate, ritenuto che il fatto di disporre di un alloggio in Svizzera e di nutrire il desiderio di mantenere rapporti con il nostro Paese non è determinante ai fini del contendere, risulta pertanto che il giudizio impugnato non viola il diritto federale.
5.4 Questa conclusione non può per altro essere concretamente messa in discussione neppure dal richiamo alle valutazioni dell'autorità di tassazione in merito al domicilio fiscale dei ricorrenti. A prescindere dal fatto che nella fattispecie non è comunque determinante il concetto di domicilio come tale, occorre infatti rilevare che, in simile contesto, il fisco procede in modo autonomo ed indipendente (sentenza 2C_484/2009 del 30 settembre 2010 consid. 3.3).
6. Per quanto precede, il ricorso va respinto, poiché infondato. Le spese giudiziarie seguono la soccombenza (<ref-law>). Non si assegnano ripetibili ad autorità vincenti (<ref-law>).

Per questi motivi, il Tribunale federale pronuncia:
1. Il ricorso è respinto.
2. Le spese giudiziarie di fr. 2'000.-- sono poste a carico dei ricorrenti, in solido.
3. Comunicazione alla patrocinatrice dei ricorrenti, alla Sezione della popolazione del Dipartimento delle istituzioni, al Consiglio di Stato e al Tribunale amministrativo del Cantone Ticino, nonché all'Ufficio federale della migrazione.