Sachverhalt:
A. Der 1969 geborene B._ meldete sich am 12. November 2003 bei der Invalidenversicherung zum Leistungsbezug an. Nach medizinischen und beruflichen Abklärungen, namentlich unter Beachtung des polydisziplinären Gutachtens des Instituts X._, vom 13. November 2008 sprach die IV-Stelle des Kantons Solothurn ab 1. Januar 2004 bis 31. März 2004 eine halbe und ab 1. April 2004 bis 28. Februar 2009 eine ganze Rente der Invalidenversicherung zu. Für die Zeit danach verneinte sie einen Anspruch auf Rentenleistungen (Verfügungen vom 17. Juli 2009).
B. B._ liess hiegegen vor Versicherungsgericht des Kantons Solothurn Beschwerde erheben und u.a. beantragen, es sei ab 1. Januar 2004 eine ganze Invalidenrente und ab 28. Februar 2009 eine Rente bei einem Invaliditätsgrad von mindestens 40 % (inkl. Verzugszins) zuzusprechen zudem seien berufliche Massnahmen zu gewähren. Das Versicherungsgericht des Kantons Solothurn wies mit Entscheid vom 7. Oktober 2010 die Beschwerde gegen die Verfügungen vom 17. Juli 2009 ab.
C. Gegen den Entscheid vom 7. Oktober 2010 lässt B._ Beschwerde in öffentlich-rechtlichen Angelegenheiten mit den Anträgen einreichen, es sei ab 1. Januar 2004 eine ganze Invalidenrente und über den 28. Februar 2009 hinaus eine Rente bei einem Invaliditätsgrad von zumindest 50 %, zuzüglich Verzugszins von 5 %, zuzusprechen. Eventualiter sei die Sache zu neuer Abklärung an die Verwaltung zurückzuweisen.
Die IV-Stelle und Vorinstanz beantragen die Abweisung der Beschwerde. Das Bundesamt für Sozialversicherung verzichtet auf eine Stellungnahme.

Erwägungen:
1. Mit der Beschwerde in öffentlich-rechtlichen Angelegenheiten (<ref-law>) kann u.a. die Verletzung von Bundesrecht gerügt werden (<ref-law>). Die Feststellung des Sachverhalts kann nur gerügt werden, wenn sie offensichtlich unrichtig ist oder auf einer Rechtsverletzung im Sinne von Artikel 95 BGG beruht und wenn die Behebung des Mangels für den Ausgang des Verfahrens entscheidend sein kann (<ref-law>). Das Bundesgericht legt seinem Urteil den Sachverhalt zugrunde, den die Vorinstanz festgestellt hat. Es kann die Sachverhaltsfeststellung der Vorinstanz von Amtes wegen berichtigen oder ergänzen, wenn sie offensichtlich unrichtig ist oder auf einer Rechtsverletzung im Sinne von Artikel 95 beruht (Art. 105 Abs. 1 und 2 BGG).
2. 2.1 Das kantonale Gericht hat die gesetzlichen Bestimmungen über den Begriff der Invalidität erwerbstätiger Versicherter (<ref-law>) sowie den Umfang des Rentenanspruchs (<ref-law> in der bis zum 31. Dezember 2007 geltenden Fassung) richtig wiedergegeben. Zutreffend ist auch der Hinweis, dass es Aufgabe des Arztes ist, den Gesundheitszustand zu beurteilen und zur Arbeitsfähigkeit der versicherten Person Stellung zu nehmen (<ref-ruling> E. 4 S. 261). Der vorinstanzliche Entscheid enthält sodann die Rechtsprechung zu den Anforderungen an den Beweiswert von Arztberichten (<ref-ruling> E. 3a S. 352; <ref-ruling> E. 1c S. 160), und die Verfügungen vom 17. Juli 2010 erwähnen die allgemeine Methode des Einkommensvergleichs zur Bemessung des Invaliditätsgrades (<ref-law>). Darauf wird verwiesen. Richtig sind schliesslich die übergangsrechtlichen Erwägungen im angefochtenen Entscheid, wonach für die Zeit vom 1. Januar 2008 bis zum Verfügungszeitpunkt (17. Juli 2009) die Bestimmungen des IVG in der seit 1. Januar 2008 geltenden Fassung anwendbar sind (<ref-ruling> E. 1.2.1 S. 447), die allerdings, soweit hier von Bedeutung, keine inhaltliche Änderung zu den vorher gültigen Bestimmungen darstellen.
2.2 Die rückwirkend ergangene Verfügung über eine befristete oder im Sinne einer Reduktion abgestuften Invalidenrente umfasst einerseits die Zusprechung der Leistung und andererseits deren Aufhebung oder Herabsetzung. Dies setzt voraus, dass Revisionsgründe (<ref-law>; <ref-ruling>) vorliegen, wobei der Zeitpunkt der Aufhebung oder Herabsetzung nach Massgabe des analog anwendbaren <ref-law> festzusetzen ist (vgl. <ref-ruling> E. 6b/dd S. 275 mit Hinweis). Danach ist bei einer Verbesserung der Erwerbsfähigkeit eine anspruchsbeeinflussende Änderung für die Herabsetzung oder Aufhebung der Leistung von dem Zeitpunkt an zu berücksichtigen, in dem angenommen werden kann, dass sie voraussichtlich längere Zeit dauern wird. Sie ist in jedem Fall zu berücksichtigen, nachdem sie ohne wesentliche Unterbrechung drei Monate angedauert hat und voraussichtlich weiterhin andauern wird. Ob eine für den Rentenanspruch erhebliche Änderung des Invaliditätsgrades eingetreten und damit der für die Befristung oder Abstufung erforderliche Revisionsgrund gegeben ist, beurteilt sich in dieser Konstellation durch Vergleich des Sachverhalts im Zeitpunkt der Rentenzusprechung oder des Rentenbeginns mit demjenigen zur Zeit der Aufhebung bzw. Herabsetzung der Rente (<ref-ruling> E. 2d S. 418 am Ende, 368 E. 2 S. 369, 113 V 273 E. 1a S. 275, 109 V 262 E. 4a S. 265, je mit Hinweisen). In anfechtungs- und streitgegenständlicher Hinsicht ist es irrelevant, ob eine rückwirkende Zusprechung einer abgestuften und/ oder befristeten Invalidenrente in einer oder in mehreren Verfügungen gleichen Datums eröffnet wird. Es gelten die Grundsätze gemäss <ref-ruling> (<ref-ruling> E. 2.3.4 S. 166; Urteil 8C_886/2009 vom 13. April 2010 E. 2.2 mit Hinweis).
3. 3.1 Das kantonale Gericht bejahte einen Anspruch auf eine halbe Invalidenrente ab 1. Januar 2004 bis 31. März 2004 und auf eine ganze Rente bis 28. Februar 2009. Beschwerdeweise wird zwar bereits ab 1. Januar 2004 eine ganze Rente beantragt, hingegen nimmt die Begründung des Rechtsmittels keinen Bezug zum Rentenanspruch ab 1. Januar 2004 bis 31. März 2004, sondern behandelt ausschliesslich die Aufhebung der Invalidenrente auf Ende Februar 2009: Gerügt wird, es seien die revisionsrechtlichen Voraussetzungen nicht erfüllt. Das Bundesgericht prüft, unter Berücksichtigung der allgemeinen Begründungspflicht der Beschwerde (Art. 42 Abs. 1 und 2 BGG; <ref-ruling> E. 2.1 S. 245), grundsätzlich nur die vorgebrachten Rügen, sofern die rechtlichen Mängel nicht geradezu offensichtlich sind. Demzufolge ist allein streitig und zu überprüfen, ob unter revisionsrechtlichen Gesichtspunkten die Aufhebung der ganzen Rente ab 1. März 2009 zulässig war oder ob der Versicherte über den 28. Februar 2009 hinaus Anspruch auf eine Invalidenrente hatte (Urteil 8C_109/2010 vom 8. Juni 2010 E. 3.1). Dabei liegen bloss die erwerblichen Auswirkungen der psychischen Befunde im Streit, wogegen über die Folgen der pulmologischen und orthopädischen Beeinträchtigungen letztinstanzlich Einigkeit besteht.
3.2 Die Vorinstanz folgte der Expertise des Instituts X._ vom 13. November 2008, wonach ab Oktober 2008 (Untersuchungszeitpunkt) wegen einer leichten bis mittelgradigen depressiven Episode (ICD-10: F32.0/F32.1) sowie mit Blick auf die körperlichen Beschwerden nur mehr eine leichte Tätigkeit bei einer um 30 % reduzierten Leistungsfähigkeit zumutbar sei. Nicht mehr ausgeübt werden könnten mittelschwere und schwere Tätigkeiten sowie Beschäftigungen mit Kälte-, Nässe- und Staubexposition. Rein aus psychiatrischer Sicht betrage die Leistungsreduktion 20 %. Bei einem Validenlohn von Fr. 57'087.- und einem Invalideneinkommen von Fr. 37'875.- resultiere ein Invaliditätsgrad von 33 %, was ab 1. März 2009 keinen Rentenanspruch mehr begründe.
3.3 Dem hält der Beschwerdeführer entgegen, die revisionsweise Änderung des Invaliditätsgrades setze Revisionsgründe voraus. Dem Gutachten des Instituts X._ könne eine Gegenüberstellung der Verhältnisse im Zeitpunkt der Rentenzusprache oder der letzten Rentenanpassung zu denjenigen bei der Renteneinstellung nicht entnommen werden. Namentlich sei den Gutachtern die Frage der Sachverhaltsänderung nicht unterbreitet worden, sondern allein jene nach dem aktuellen Gesundheitszustand. Gemäss Dr. med. W._ sei zwar durchaus möglich, dass sich die Depression wegen der Therapie verbessert habe. Die blosse Möglichkeit der Verbesserung genüge revisionsrechtlich indes nicht. Seine Einschätzung sei eine andere Beurteilung eines ansonsten gleich gebliebenen Sachverhalts.
4. 4.1 Vorab bestreitet der Beschwerdeführer nicht die Beweiskraft des Gutachtens des Instituts X._, dies zu Recht; denn die Expertise hat im Lichte bundesrechtlicher Beweisregeln Bestand (<ref-ruling> E. 3a S. 352; vgl. E. 2.1 hievor). Darüber hinaus nimmt die Beschwerde keinen Bezug auf das Privatgutachten des Instituts für interdisziplinäre Medizinische Begutachtung (IIMB) vom 19. Juni 2008, weshalb darauf nicht weiter einzugehen ist.
4. 4.1 Vorab bestreitet der Beschwerdeführer nicht die Beweiskraft des Gutachtens des Instituts X._, dies zu Recht; denn die Expertise hat im Lichte bundesrechtlicher Beweisregeln Bestand (<ref-ruling> E. 3a S. 352; vgl. E. 2.1 hievor). Darüber hinaus nimmt die Beschwerde keinen Bezug auf das Privatgutachten des Instituts für interdisziplinäre Medizinische Begutachtung (IIMB) vom 19. Juni 2008, weshalb darauf nicht weiter einzugehen ist.
4.2 4.2.1 Bei Rentenbeginn als für die Rentenherabsetzung massgebendem Vergleichszeitpunkt (vgl. E. 2.2 hievor; Urteil 8C_468/2010 vom 23. November 2010 E. 2) stützten sich Verwaltung und Vorinstanz u.a. auf das Gutachten des Dr. med. C._, Facharzt für Psychiatrie und Psychotherapie, vom 31. März 2004. Danach hatte der Beschwerdeführer u.a. an einer schweren depressiven Episode ohne psychotische Symptome sowie an einer Somatisierungsstörung gelitten und die Arbeitsunfähigkeit hatte 80 % betragen. Laut kantonalem Gericht war hingegen spätestens ab der dem Gutachten des Instituts X._ vom 13. November 2008 vorangehenden Untersuchung vom Oktober 2008 bloss mehr eine depressive Episode von leichter bis mittelschwerer Ausprägung vorhanden. Dagegen trägt der Versicherte nichts Stichhaltiges vor, vielmehr anerkennt er den vom Institut X._ erhobenen Befund als aktuellen Zustand. Mit der nicht offensichtlich unrichtigen Feststellung eines im Vergleich zur Befundung bei Dr. med. C._ am 19. März 2004 geänderten Beschwerdebildes steht implizit eine Besserung der Verhältnisse fest. Die Rüge, es sei die ganze Invalidenrente wegen einer anderen Beurteilung eines ansonsten gleichen Sachverhalts aufgehoben worden, dringt folglich nicht durch. Daran ändert nichts, dass die Verwaltung den Gutachtern des Instituts X._ nicht die Frage gestellt hat, ob sich die Verhältnisse geändert haben, erhellen die unterschiedlichen Gesundheitszustände doch aus einer vergleichenden Würdigung der Gutachten.
4.2.2 Rechtlich unmassgeblich ist der Grund der gesundheitlichen Besserung. Deswegen ist der Nachweis eines geänderten Gesundheitszustandes nicht dadurch in Frage gestellt, dass die Experten des Instituts X._ die Therapie nur als mögliche Ursache der Besserung sehen, was aber nach Lage der Akten durchaus anzunehmen ist. Eine Änderung kann auch bewiesen sein, ohne dass der Grund hiefür bekannt wäre, zumal gerade psychische Krankheitsentwicklungen der hier interessierenden Art nicht durchwegs schlüssig erklärbar und jedenfalls adäquater medizinischer Behandlung zugänglich sind. Dementsprechend ist Beweisthema der Rentenrevision der Eintritt veränderter tatsächlicher Verhältnisse (<ref-law>), nicht aber deren kausale Ursache. Die vorinstanzliche Feststellung eines gebesserten Gesundheitszustandes ist schliesslich auch nicht deshalb offensichtlich unrichtig (<ref-law>), weil die Gutachter des Instituts X._ das pulmologische Leiden als eine natürlicherweise progrediente Erkrankung beschrieben haben. Denn das kantonale Gericht begründete die veränderten Verhältnisse nach Massgabe des psychischen Befundes, währenddem der pulmologische Zustand in der relevanten Zeit unbestritten stabil blieb (vgl. E. 3.1 hievor).
4.3 Das zusätzliche Erfordernis einer während längerer Zeit (mindestens drei Monate) und ohne Unterbruch dauernden gesundheitlichen Veränderung gemäss <ref-law> ist rechtskonform erstellt. Der angefochtene Entscheid geht im Ergebnis von einer Zustandsbesserung ab Datum des Gutachtens des Instituts X._ (13. November 2008) bis zum Verfügungszeitpunkt vom 17. Juli 2009 aus (<ref-law>), welcher rechtsprechungsgemäss die zeitliche Grenze der richterlichen Überprüfungsbefugnis bildet (<ref-ruling> E. 3.1.1 S. 220 mit Hinweisen). Für eine bis dahin eingetretene erneute Verschlechterung ist auch aus dem Bericht des behandelnden Arztes Dr. med. R._, Facharzt für Psychiatrie und Psychotherapie, vom 29. Mai 2009 nichts herzuleiten. Die festgehaltenen Diagnosen einer mittelgradigen depressiven Episode und einer Somatisierungsstörung weichen ohne Erläuterung sowohl vom Gutachten des Instituts X._ vom 13. November 2008 als auch jenem des IIMB vom 19. Juni 2008 ab, weshalb der Stellungnahme keine Beweiskraft zukommt (zum Beweiswert von Berichten behandelnder Ärzte vgl. <ref-ruling> E. 3b/cc S. 353). Weiterungen ergeben sich daraus demzufolge nicht.
Insgesamt ist der rechtserhebliche Sachverhalt rechtsgenüglich abgeklärt, und die Vorinstanz durfte ohne Verletzung des Untersuchungsgrundsatzes auf die Anordnung weiterer Beweismassnahmen in antizipierter Beweiswürdigung verzichten (vgl. <ref-ruling> E. 4b S. 94; <ref-ruling> E. 1d S. 162). Dem Antrag, es sei die Sache zur Vornahme ergänzender Abklärungen zurückzuweisen, ist daher nicht stattzugeben.
5. 5.1 Unangefochten blieb der Validenlohn von Fr. 57'087.-, hingegen rügt der Beschwerdeführer einen zu tiefen leidensbedingten Abzug vom Invalideneinkommen (<ref-ruling> E. 5.2 S. 327). Zwar hat die Verwaltung verfügt, ohne einen Leidensabzug einzuräumen. Hingegen hat sie anlässlich der Vernehmlassung an das kantonale Gericht einen Lohnabzug in der Höhe von 10 % anerkannt und damit ein Abweichen von ihrem Ermessensentscheid beantragt. Die Vorinstanz war in ihrem Ermessen daher nicht eingeschränkt (vgl. dazu Urteil des Eidg. Versicherungsgerichtes U 420/04 vom 25. Juli 2005 E. 2.3). Allerdings geht aus dem angefochtenen Entscheid unzweifelhaft hervor, dass so oder anders ein Abzug von höchstens 15 % gerechtfertigt wäre, sich hingegen auch damit kein Rentenanspruch begründen lasse. Mit der beantragten höheren Reduktion dringt der Beschwerdeführer nicht durch. Vor allen Dingen enthalten die Akten keine Hinweise darauf, dass die medizinisch begründete Leistungseinschränkung in der ärztlichen Umschreibung des Anforderungsprofils unzureichend Niederschlag gefunden hätte (Urteil 9C_874/2009 vom 29. Januar 2010 E. 4).
5.2 Anderweitig wird der Einkommensvergleich (<ref-law>) nicht in Frage gestellt, weshalb es diesbezüglich sein Bewenden hat. Bei einem Invaliditätsgrad von 33 % ab November 2008 (Datum des Gutachtens des Instituts X._) bestand als Folge leistungsaufhebender Tatsachen vom März 2009 an kein Anspruch auf eine Invalidenrente (<ref-law>; Urteil 8C_468/2010 vom 23. November 2010 E. 2).
6. Entgegen der in der Beschwerde zum Ausdruck kommenden Sichtweise bildete der Anspruch auf berufliche Massnahmen nicht Objekt der Verfügung. Das kantonale Gericht hat den Anfechtungsgegenstand nicht auf diese Frage ausgedehnt (<ref-ruling> E. 2a S. 36; Urteil 9C_599/2009 vom 14. September 2009 E. 2.1, in: SVR 2010 IV Nr. 18 S. 56), so dass letztinstanzlich darüber nicht zu befinden ist. Auf die Beschwerde ist insoweit nicht einzutreten. Zwar gehört zum Anfechtungsgegenstand auch, was nicht von der Verfügung geregelt wird, von dieser aber kraft Untersuchungsgrundsatz und/oder Rechtsanwendung von Amtes wegen hätte geregelt werden sollen (vgl. <ref-ruling> E. 3c S. 26; Urteil I 347/00 vom 20. August 2002; Urteil I 535/01 vom 17. Mai 2002). Doch zeitigt dieser Grundsatz hier keine Folgen, weil eine abschliessende Prüfung der Rentenberechtigung ohne Beurteilung des Anspruchs auf berufliche Eingliederungsmassnahmen möglich war (Urteil 9C_768/2009 vom 10. September 2010 E. 4.1.1 und 4.1.2, mit Hinweisen; Urteil 9C_163/2009 vom 10. September 2010 E. 4.2.2). Diesbezüglich ist durch den Ausgang des Verfahrens nichts präjudiziert. Im Hinblick auf die dafür erforderlichen invaliditätsmässigen Voraussetzungen kann sich der Beschwerdeführer erneut bei der Verwaltung zum Leistungsbezug anmelden.
7. Bei diesem Ausgang des Verfahrens hat der Beschwerdeführer die Gerichtskosten zu tragen (<ref-law>).

Demnach erkennt das Bundesgericht:
1. Die Beschwerde wird abgewiesen, soweit darauf einzutreten ist.
2. Die Gerichtskosten von Fr. 500.- werden dem Beschwerdeführer auferlegt.
3. Dieses Urteil wird den Parteien, dem Versicherungsgericht des Kantons Solothurn und dem Bundesamt für Sozialversicherungen schriftlich mitgeteilt.
Luzern, 5. Januar 2011
Im Namen der II. sozialrechtlichen Abteilung
des Schweizerischen Bundesgerichts
Der Präsident: Der Gerichtsschreiber:
Meyer Ettlin