Sachverhalt:
A. A.a Mit Verfügung vom 10. Januar 2006, bestätigt mit Einspracheentscheid vom 15. März 2006, lehnte die IV-Stelle Zürich das am 6. Mai 2005 gestellte Leistungsbegehren um berufliche Massnahmen des 1974 geborenen R._ ab, da gestützt auf ein bei Dr. med. S._, Spezialarzt für Psychiatrie und Psychotherapie, veranlasstes Gutachten vom 30. November 2005 kein eigenständiges, invalidisierendes psychisches Leiden bestehe; die depressive Entwicklung sei vielmehr im Rahmen der Alkohol- und Suchterkrankung zu sehen. Unter Hinweis auf die Schadenminderungspflicht forderte die IV-Stelle den Versicherten zudem auf, eine Behandlung in der psychiatrischen Klinik Y._ zur Entgiftung der Suchtkomponenten durchzuführen und anschliessend eine Alkoholentziehungskur in der Klinik X._ anzutreten (Schreiben vom 15. März 2006).
A.b Am 30. Oktober 2008 meldete sich R._ erneut unter Hinweis auf eine langjährige Depression zum Leistungsbezug bei der Invalidenversicherung an. Nach Einholung eines Berichts beim behandelnden Arzt Dr. med. B._, Spezialarzt FMH, Psychiatrie und Psychotherapie, vom 28. Januar 2009, welcher mit Auswirkung auf die Arbeitsfähigkeit eine rezidivierende depressive Störung (ICD-10 F33.1) angab, und einer Stellungnahme ihres Regionalen Ärztlichen Dienstes (RAD) vom 2. April 2009, verneinte die IV-Stelle abermals das Vorliegen einer Invalidität im Sinne des Gesetzes. Die Arbeitsunfähigkeit sei vor allem durch das Abhängigkeitsverhalten verursacht (Verfügung vom 4. Juni 2009).
B. Die dagegen erhobene Beschwerde des R._ mit den Anträgen, in Aufhebung der Verfügung vom 4. Juni 2009 seien ihm berufliche Massnahmen sowie eine Invalidenrente zuzusprechen, wies das Sozialversicherungsgericht des Kantons Zürich mit Entscheid vom 9. Dezember 2009 ab.
C. R._ lässt Beschwerde in öffentlich-rechtlichen Angelegenheiten führen und die vorinstanzlich gestellten Rechtsbegehren erneuern; eventualiter sei die Streitsache zur Neubeurteilung an die Vorinstanz zurückzuweisen. Ferner wird um unentgeltliche Prozessführung ersucht.
Die IV-Stelle schliesst auf Abweisung der Beschwerde. Das Bundesamt für Gesundheit hat auf eine Stellungnahme verzichtet.

Erwägungen:
1. Mit der Beschwerde in öffentlich-rechtlichen Angelegenheiten (Art. 82 ff. BGG) kann u.a. die Verletzung von Bundesrecht gerügt werden (Art. 95 lit. a BGG). Dabei legt das Bundesgericht seinem Urteil den Sachverhalt zugrunde, den die Vorinstanz festgestellt hat (Art. 105 Abs. 1 BGG). Es kann deren Sachverhaltsfeststellung von Amtes wegen nur berichtigen oder ergänzen, wenn sie offensichtlich unrichtig ist oder wenn sie auf einer Rechtsverletzung im Sinne von Art. 95 BGG beruht (Art. 105 Abs. 2 BGG; vgl. auch Art. 97 Abs. 1 BGG; Ausnahme: Beschwerden gemäss Art. 97 Abs. 2 BGG [Art. 105 Abs. 3 BGG]).
2. IV-Stelle und kantonales Gericht haben die Bestimmungen und Grundsätze über die Begriffe der Invalidität und der Erwerbsunfähigkeit (Art. 7 und 8 ATSG; vgl. auch Art. 4 IVG), den Anspruch auf Massnahmen beruflicher Art (Art. 8 und Art. 15 ff. IVG), die Voraussetzungen und den Umfang des Rentenanspruchs (Art. 28 IVG), sowie den Gegenstand der Prüfung im Fall einer Neuanmeldung nach vorgängiger Verneinung eines Leistungsanspruchs (<ref-ruling> E. 3 S. 73 ff.) zutreffend dargelegt. Darauf wird verwiesen.
3. Streitig und zu prüfen ist der auf Neuanmeldung vom 30. Oktober 2008 hin verneinte Leistungsanspruch. Bei der Beurteilung der Streitfrage ist in zeitlicher Hinsicht auf die Entwicklung der Verhältnisse seit dem rechtskräftigen Einspracheentscheid der IV-Stelle vom 15. März 2006 bis zum Zeitpunkt der Verfügung vom 4. Juni 2009 abzustellen.
3.1 Die Vorinstanz erkannte, der Gesundheitszustand des Beschwerdeführers habe sich seit dem rechtskräftig abgeschlossenen früheren Verwaltungsverfahren nicht wesentlich verändert: Der behandelnde Dr. med. B._ habe in seinem ersten Bericht vom 7. Juli 2005 eine schwere rezidivierende depressive Erkrankung (ICD-10: F33.2) bei Status nach Alkoholabusus diagnostiziert und eine 50%ige Arbeitsfähigkeit in behinderungsangepassten Tätigkeiten angegeben. In seinem Bericht vom 28. Januar 2009 sei eine rezidivierende depressive Störung (ICD-10 F.33.1), bestehend seit 1993, sowie ein Status nach multiplem Substanzabusus (Alkohol, Cannabis; ICD-10 F19.6) festgehalten worden, welche Diagnosen ab Sommer 2008 eine 50%ige Arbeitsfähigkeit begründen würden. Somit sei keine gesundheitliche Verschlechterung ausgewiesen und überdies sei der Versicherte seiner Schadenminderungspflicht im Sinne der ihm auferlegten Massnahmen nicht nachgekommen, weshalb nach wie vor kein Anspruch auf berufliche Massnahmen bestehe.
3.2 Der Beschwerdeführer lässt insbesondere einwenden, aus dem ärztlichen Bericht des Dr. med. B._ vom 28. Januar 2009 gehe klar hervor, dass er seit Frühling 2007 keine Suchtprobleme mehr habe, womit sich der Sachverhalt seit dem Einspracheentscheid vom 15. März 2006 eindeutig verändert habe. Ohne Vornahme weiterer Abklärungen sei damit der vorinstanzliche Schluss auf unveränderte Verhältnisse aktenwidrig und willkürlich. Die IV-Stelle habe sich bei der ersten Leistungsabweisung auf das im November 2005 erstellte Gutachten des Dr. med. S._ gestützt, worin eine jahrelang bestehende Polytoxikomanie diagnostiziert worden sei. Der Gutachter habe aber seine Diagnose insofern in zeitlicher und inhaltlicher Hinsicht eingeschränkt, als er angegeben habe, "im Wesentlichen muss heute die depressive Entwicklung im Rahmen der Alkohol- und Suchtabhängigkeit gesehen werden". Bestehe aber seit Frühling 2007 kein Abhängigkeitsverhalten mehr, wie der Beschwerdeführer weiter ausführt, könne die von Dr. med. B._ wiederholt diagnostizierte depressive Störung auch nicht mehr in einem Abhängigkeitsverhältnis begründet sein. Der Grund für die damalige Anspruchsverneinung sei daher weggefallen, zumindest hätte abgeklärt werden müssen, ob, nach fast dreijähriger Abwesenheit von Suchtproblemen, die 50%ige Arbeitsunfähigkeit nicht doch ihren Ursprung in der diagnostizierten depressiven Erkrankung finde.
4. 4.1 Sobald die Verwaltung, wie im Falle des Beschwerdeführers, auf eine Neuanmeldung eintritt, weil eine anspruchserhebliche Änderung des Sachverhalts glaubhaft gemacht ist (Art. 87 Abs. 3 und 4 IVV), kommt das Untersuchungsprinzip zum Tragen, nach welchem der Sachverhalt - hier die für die Annahme einer anspruchserheblichen Änderung wesentlichen Tatsachen - von Amtes wegen vollständig abgeklärt werden muss (vgl. Art. 43 Abs. 1 ATSG); im Beschwerdefall gilt dasselbe für das kantonale Gericht (Art. 61 lit. c ATSG).
4.2 Der Untersuchungsgrundsatz schliesst die Beweislast im Sinne der Beweisführungslast begriffsnotwendig aus, da es - unter Vorbehalt der Mitwirkungspflichten der versicherten Person (Art. 43 Abs. 3 ATSG) - Sache des Sozialversicherungsgerichts (oder der verfügenden Verwaltungsstelle) ist, für die Zusammentragung des Beweismaterials besorgt zu sein. Im Sozialversicherungsprozess tragen mithin die Parteien in der Regel eine Beweislast nur insofern, als im Falle der Beweislosigkeit der Entscheid zu Ungunsten jener Partei ausfällt, die aus dem unbewiesen gebliebenen Sachverhalt Rechte ableiten wollte. Diese Beweisregel greift allerdings erst Platz, wenn es sich als unmöglich erweist, im Rahmen des Untersuchungsgrundsatzes aufgrund einer Beweiswürdigung einen Sachverhalt zu ermitteln, der zumindest die Wahrscheinlichkeit für sich hat, der Wirklichkeit zu entsprechen (<ref-ruling> E. 3b S. 264).
5. 5.1 Der behandelnde Psychiater Dr. med. B._ hielt in seinem Bericht vom 28. Januar 2009 dezidiert fest, dass sich der Beschwerdeführer seit Frühling 2007 in einem psychopathologisch deutlich stabileren Zustand befinde. Dies zeige sich auch dadurch, dass es zu keinen Alkoholexzessen mehr gekommen sei; der Versicherte lebe seit zwei Jahren vielmehr alkoholabstinent und der Cannabiskonsum sei bis auf "einen gelegentlichen Joint" reduziert worden. Die Arbeitsfähigkeit habe in den letzten Jahren je nach psychischer Verfassung sehr stark variiert, nach einer massiven und anhaltenden depressiven Krise sowie aufgrund der psychischen Fragilität sei er ärztlicherseits von einer von Januar 2007 bis Sommer 2008 dauernden vollständigen Arbeitsunfähigkeit ausgegangen. Ab Sommer 2008 bis auf weiteres bestehe eine 50%ige Arbeitsfähigkeit. In Übereinstimmung damit mass Dr. med. B._ mit Blick auf die Diagnosen auch einzig der rezidivierenden depressiven Störung einen Einfluss auf die Arbeitsfähigkeit zu. Nachdem Dr. med. B._ somit im Vergleich zu den Äusserungen des Dr. med. S._ in seinem Gutachten vom 30. November 2005, welches die IV-Stelle der Verneinung eines Leistungsanspruchs im Rahmen der ersten Anmeldung bei der Invalidenversicherung zu Grunde legte, von einem fehlenden Abhängigkeitsverhalten seit Frühling 2007 berichtete, bestehen zumindest Anhaltspunkte dafür, dass sich die gesundheitliche Situation des Beschwerdeführers seit dem mit Einspracheentscheid vom 15. März 2006 rechtskräftig abgeschlossenen Verwaltungsverfahren anspruchserheblich verändert hat. Es fand insoweit eine Verbesserung des Zustands statt, als der Versicherte - wie die IV-Stelle in ihrer Stellungnahme im kantonalen Verfahren selber einräumte - heute alkoholabstinent lebt. Bei dieser Sachlage ist der von der Beschwerdegegnerin getroffene (und vorinstanzlich bestätigte) Schluss, es liege - obwohl kein Substanzmissbrauch mehr besteht, worauf sie die Arbeitsunfähigkeit einzig zurückführte - kein invalidisierender Gesundheitsschaden vor, jedenfalls mangels weiterer medizinischer Abklärungen, nicht haltbar, zumal der behandelnde Psychiater weiterhin eine um 50 % reduzierte Arbeitsfähigkeit attestierte. Überdies geht die IV-Stelle ebenfalls davon aus, dass der Umstand der nicht angetretenen stationären Suchtbehandlung im Sinne der von Dr. med. S._ vorgeschlagenen Massnahmen (Suchtbehandlung in der Klinik X._ und evtl. vorgängige Behandlung in der Psychiatrischen Klinik Y._ zur Entgiftung) bei der vorliegenden Sachverhaltslage nicht von Bedeutung ist, weshalb dem kantonalen Gericht auch insoweit nicht gefolgt werden kann, als es dem Versicherten vorwarf, seiner diesbezüglichen Schadenminderungspflicht nicht nachgekommen zu sein.
5.2 Nach dem Gesagten verletzt das vorinstanzliche Absehen von entsprechenden Sachverhaltsergänzungen in medizinischer Hinsicht den Untersuchungsgrundsatz (E. 4) und ist somit bundesrechtswidrig. Die Sache ist demnach an die IV-Stelle zurückzuweisen, damit sie, nach Durchführung einer erneuten psychiatrischen Begutachtung des Versicherten, über seinen Anspruch auf Leistungen der Invalidenversicherung (berufliche Massnahmen und Rente) neu verfüge.
6. Dem Ausgang des Verfahrens entsprechend hat die IV-Stelle die Gerichtskosten zu tragen (Art. 66 Abs. 1 BGG) und dem Beschwerdeführer eine Parteientschädigung zu bezahlen (Art. 68 Abs. 2 BGG: vgl. <ref-ruling> E. 6.1 S. 235; Urteil 8C_671/2007 vom 13. Juni 2008 E. 4.1). Dessen Gesuch um unentgeltliche Rechtspflege ist somit gegenstandslos.

Demnach erkennt das Bundesgericht:
1. Die Beschwerde wird teilweise gutgeheissen. Der Entscheid des Sozialversicherungsgerichts des Kantons Zürich vom 9. Dezember 2009 und die Verfügung der IV-Stelle des Kantons Zürich vom 4. Juni 2009 werden aufgehoben. Es wird die Sache an die IV-Stelle des Kantons Zürich zurückgewiesen, damit sie, nach erfolgter Abklärung im Sinne der Erwägungen, über den Anspruch des Beschwerdeführers auf berufliche Massnahmen und Invalidenrente neu verfüge. Im Übrigen wird die Beschwerde abgewiesen.
2. Die Gerichtskosten von Fr. 500.- werden der IV-Stelle auferlegt.
3. Die Sache wird zur Neuverlegung der Kosten des vorausgegangenen Verfahrens an das Sozialversicherungsgericht des Kantons Zürich zurückgewiesen.
4. Dieses Urteil wird den Parteien, dem Sozialversicherungsgericht des Kantons Zürich und dem Bundesamt für Sozialversicherungen schriftlich mitgeteilt.
Luzern, 28. Mai 2010
Im Namen der I. sozialrechtlichen Abteilung
des Schweizerischen Bundesgerichts
Der Präsident: Die Gerichtsschreiberin:
Ursprung Polla