Sachverhalt:
A. Der italienische Staatsangehörige X._ und die österreichische Staatsangehörige Z._ heirateten im Jahr 2004 und hatten Wohnsitz in A._. Sie haben die gemeinsamen Kinder S._, geb. 2004, und T._, geb. 2006, die beide italienisch-österreichische Doppelbürger sind. Im Juni 2007 verliess die Mutter zusammen mit den Kindern den gemeinsamen Haushalt.
B. In der Folge stellte der Vater ein Eheschutzgesuch, wobei er in erster Linie die Zuteilung der Obhut über die beiden Kinder verlangte.
Mit Verfügung des Gerichtspräsidiums Diessenhofen bzw. Beschluss des Obergerichts des Kantons Thurgau vom 7./21. Dezember 2007 wurden die Kinder unter die Obhut der Mutter gestellt und ihr die eheliche Liegenschaft zur Benutzung zugeteilt. Der Vater erhielt ein Besuchsrecht am ersten und dritten Wochenende eines jeden Monats und ab vollendetem vierten Altersjahr der Kinder ein Ferienrecht von zwei Wochen pro Jahr, unter Errichtung einer Besuchsrechtsbeistandschaft, und er wurde zu Unterhaltsbeiträgen von Fr. 1'275.-- an die Mutter und von Fr. 700.-- pro Kind verpflichtet.
C. Im Februar 2008 machte der Vater infolge Umzugs in den Bezirk Steckborn beim dortigen Gerichtspräsidium ein Abänderungsverfahren hängig, in welchem er im Wesentlichen die Obhutsübertragung für die Kinder und die Neufestsetzung der Unterhaltsbeiträge verlangte.
Ende März 2008 zog die Mutter mit den Kindern nach Österreich, wo sie am 31. März 2008 beim Bezirksgericht Purkersdorf die Scheidungsklage anhängig machte und ein Begehren um Zuteilung der alleinigen Obsorge sowie ein Gesuch um Abänderung der Besuchsrechtsregelung stellte.
Am 31. Juli 2008 wies das Gerichtspräsidium Steckborn das Abänderungsgesuch - mit Ausnahme der Neuzuteilung der ehelichen Liegenschaft an den Vater - ab.
Dagegen erhob der Vater Rekurs und beantragte im Wesentlichen die Rückweisung der Streitsache zur Vornahme der nötigen Abklärungen, eventuell die Übertragung der Obhut. Der Obergerichtspräsident unternahm mehrere Versuche einer einvernehmlichen Regelung.
Im Juni 2009 reichte der Vater beim Bezirksgericht Steckborn eine Ehescheidungsklage ein, nachdem die Mutter ihre in Österreich eingereichte Klage zurückgezogen hatte.
Mit Urteil von 14. Juli 2009 erklärte sich das Bezirksgericht Purkersdorf für die Fragen der Obhut und des Besuchsrechts für zuständig und setzte das Besuchsrecht des Vaters aus.
Mit Entscheid vom 19. Mai 2010 modifizierte das Obergericht den Entscheid des Gerichtspräsidiums Steckborn vom 31. Juli 2008 dahingehend, dass es in Abänderung seines Entscheides vom 7./21. Dezember 2007 aufgrund des Wegzuges nach Österreich die Unterhaltspflicht gegenüber der Ehefrau ab April 2008 sowie die Besuchsrechtsbeistandschaft aufhob.
D. Gegen diesen Entscheid hat der Vater am 24. Juni 2010 eine Beschwerde in Zivilsachen erhoben. Er verlangt im Wesentlichen die Übertragung der Obhut, unter Einräumung eines Besuchsrechts an die Mutter und Aufrechterhaltung der Besuchsrechtsbeistandschaft, eventuell die Rückweisung der Sache an die Vorinstanz zur Vornahme der nötigen Abklärungen, sowie Auszahlung eines ungekürzten Honorars an seine amtliche Anwältin. Ferner verlangt er unentgeltliche Rechtspflege für das bundesgerichtliche Verfahren. Es wurden keine Vernehmlassungen eingeholt.

Erwägungen:
1. Angefochten ist ein kantonal letztinstanzlicher Endentscheid in einer nicht vermögensrechtlichen Zivilsache (Art. 72 Abs. 1, Art. 75 Abs. 1 und Art. 90 BGG). Die Beschwerde in Zivilsachen steht somit offen.
Weil Eheschutzentscheide vorsorgliche Massnahmen im Sinn von <ref-law> darstellen (<ref-ruling> E. 5.1 S. 397), sind nicht alle Vorbringen gemäss Art. 95 f. BGG zulässig, sondern kann entgegen der Behauptung des Beschwerdeführers einzig die Verletzung verfassungsmässiger Rechte gerügt werden. Hierfür gilt das strenge Rügeprinzip (<ref-law>). Das bedeutet, dass das Bundesgericht nur klar und detailliert erhobene und soweit möglich belegte Rügen prüft, während es auf ungenügend begründete Rügen und rein appellatorische Kritik am angefochtenen Entscheid nicht eintritt. Wird die Verletzung des Willkürverbots gerügt, reicht es sodann nicht aus, die Rechtslage aus Sicht des Beschwerdeführers darzulegen und den davon abweichenden angefochtenen Entscheid als willkürlich zu bezeichnen; vielmehr ist im Einzelnen darzulegen, inwiefern das kantonale Gericht willkürlich entschieden haben soll und der angefochtene Entscheid deshalb an einem qualifizierten und offensichtlichen Mangel leidet (<ref-ruling> E. 2.2 S. 246).
Schliesslich sind die Sachverhaltsfeststellungen der letzten kantonalen Instanz für das Bundesgericht grundsätzlich verbindlich (<ref-law>). Diesbezüglich kann einzig vorgebracht werden, sie seien offensichtlich unrichtig festgestellt worden (<ref-law>), wobei "offensichtlich unrichtig" mit "willkürlich" gleichzusetzen ist (Botschaft, BBl 2001 IV 4338; <ref-ruling> E. 1.2.2 S. 252; <ref-ruling> E. 7.1 S. 398). Ausserdem muss in der Beschwerde aufgezeigt werden, inwiefern die Behebung dieses Mangels für den Ausgang des Verfahrens entscheidend sein kann (<ref-law>; <ref-ruling> E. 2.2.2 S. 22). Für alle diese Voraussetzungen gilt ebenfalls das strenge Rügeprinzip (<ref-law>).
In der Beschwerde in Zivilsachen dürfen überdies keine neuen Tatsachen und Beweismittel vorgebracht werden, es sei denn, erst der Entscheid der Vorinstanz habe dazu Anlass gegeben (<ref-law>). In der Beschwerde ist darzutun, inwiefern die Voraussetzung für eine nachträgliche Einreichung von Tatsachen und Beweismitteln erfüllt sein soll (<ref-ruling> E. 3 S. 395).
2. Das Obergericht hat zusammengefasst erwogen, angesichts der in Österreich hängigen Obhuts- und Besuchsrechtsverfahren seien die schweizerischen Gerichte für die betreffenden Fragen wegen Art. 8 des Staatsvertrages zwischen der Schweiz und Österreich über die Anerkennung und Vollstreckung von gerichtlichen Urteilen (SR 0.276.191.632) unzuständig. Dies gelte auch für Massnahmeverfahren, weil das im Verhältnis zu Österreich anwendbare Minderjährigenschutzabkommen (MSA, SR 0.211.231.01) auf den gewöhnlichen Aufenthalt der Kinder verweise, der sich nach zwei Jahren unzweifelhaft in Österreich befinde, und <ref-law> nur zum Zug kommen könnte, wenn Österreich keine vorsorglichen Massnahmen in Kinderbelangen kennen würde. Aufgrund der in der Schweiz anhängig gemachten Scheidung seien die hiesigen Gerichte aber für die Unterhaltsfrage zuständig. Nach dem materiell anwendbaren österreichischen Recht stehe der Mutter einerseits angesichts ihres Einkommens und Existenzminimums und andererseits, weil der Vater den betreffenden Betrag zur Ausübung des Besuchsrechts (Reise nach und Aufenthalt in Österreich) selbst brauche, kein Unterhalt mehr zu, so dass die entsprechende, auf dem Beschluss des Obergerichts vom 7./21. Dezember 2007 beruhende Verpflichtung aufzuheben sei. Hingegen sei der darin festgesetzte Kinderunterhalt von je Fr. 700.--, den der Vater auch mit Blick auf die tieferen Lebenshaltungskosten in Österreich anerkannt habe, nicht abzuändern, zumal damit die nach österreichischem Recht geltende Luxusgrenze nicht überschritten sei.
3. Der Beschwerdeführer beschränkt sich auf appellatorische Ausführungen und legt nicht mit der nötigen Substanziierung (dazu E. 1) dar, inwiefern das Obergericht gegen welche verfassungsmässigen Rechte verstossen haben soll:
Von vornherein nicht eingetreten werden kann auf die Beschwerde insofern, als der Beschwerdeführer die Amtsführung diverser beteiligter Behörden kritisiert und ihnen vorwirft, mit der komplexen Situation überfordert zu sein, das Kindeswohl zu missachten und schlecht mit den ausländischen Behörden zu kooperieren: Diesbezüglich werden weder verfassungsmässige Rechte angerufen noch wird auf die Erwägungen des angefochtenen Entscheides Bezug genommen; im Übrigen ist das Bundesgericht nicht Aufsichts- und Disziplinarinstanz über kantonale und kommunale Behörden.
Nicht einzutreten ist auf die Beschwerde auch insoweit, als der Beschwerdeführer auf mehreren Seiten seine Lebenslage schildert (Arbeit und laufende Ausbildung; wie er Opfer von Einbrüchen und häuslicher Gewalt geworden sei, aber ihm niemand glauben wolle; wie die Mutter die Behörden mit gefälschten Urkunden manipuliere und sich den Verfahren durch Absetzen nach Wien entzogen habe), ohne in diesem Zusammenhang verfassungsmässige Rechte als verletzt anzurufen und einen konkreten Bezug zu den Erwägungen des angefochtenen Entscheides herzustellen.
Nicht Thema des angefochtenen Entscheides und des vorliegenden Verfahrens ist sodann die angebliche Entführung der Kinder nach Österreich. Für eine Rückführung nach dem Haager Kindesentführungsabkommen (HKÜ, SR 0.211.230.02) sind die österreichischen Gerichte zuständig; der Beschwerdeführer hat vor den dortigen Instanzen denn auch entsprechende Anträge gestellt, die jedoch am 30. September 2008 letztinstanzlich vom Obersten Gerichtshof mangels Widerrechtlichkeit des Verbringens abgewiesen worden sind.
Keine Verfassungsrügen liegen vor, soweit der Beschwerdeführer direkt eine Verletzung verschiedener Gesetzesnormen geltend macht, namentlich von <ref-law> (Anhörung der Kinder) und <ref-law> (Bestellung eines Prozessbeistandes). Ohnehin stünde die betreffende Kritik auch in keinem Zusammenhang mit dem angefochtenen Entscheid.
Mit Bezug auf den Sachverhalt beschränkt sich der Beschwerdeführer auf die Behauptung, dieser sei offensichtlich nicht (richtig) festgestellt und die nötigen Abklärungen zu den Kinderbelangen seien nicht gemacht, was gegen <ref-law> verstosse; die Gerichte des Kantons Thurgau seien immer den Weg des geringsten Widerstandes gegangen und hätten insbesondere keine Abklärungen betreffend die Erziehungsfähigkeit der Eltern veranlasst. Mit dieser Pauschalkritik ist nicht im Ansatz substanziiert, inwiefern die obergerichtlichen Sachverhaltsfeststellungen in einer entscheidrelevanten Weise offensichtlich unrichtig und damit willkürlich sein sollen.
In der Sache selbst erwähnt der Beschwerdeführer zwar verschiedene verfassungsmässige Rechte; so beruft er sich auf <ref-law>, wonach Kinder und Jugendliche Anspruch auf Schutz ihrer Unversehrtheit und Förderung ihrer Entwicklung haben, auf das Kindeswohl gemäss der UN-Kinderrechtskonvention, auf das Willkürverbot nach <ref-law> und auf <ref-law>, welcher das Recht auf Ehe und Familie gewährleistet. Soweit er aber im Zusammenhang mit der Erwägung dieser Verfassungsnormen überhaupt Ausführungen macht, beziehen sich diese nicht auf konkrete Erwägungen im angefochtenen Entscheid, sondern sind sie rein appellatorisch (infolge des Wegzuges finde kein Familienleben mehr statt; er habe seine Kinder seit langem nicht mehr gesehen; die Kinder würden lieber bei ihm und dem Familienhund als bei der Mutter leben) und damit zur Begründung von Verfassungsrügen ungenügend.
Der Beschwerdeführer macht sodann geltend, die Gegenpartei habe sich auf alle Verfahren in der Schweiz eingelassen und der Obergerichtspräsident habe sogar zwei Referentenaudienzen durchgeführt. Es sei absolut unverständlich, weshalb das Obergericht plötzlich nicht mehr entscheiden, sondern sich elegant des Verfahrens entledigen wolle. Der Beschwerdeführer müsste in diesem Zusammenhang im Einzelnen darlegen, gegen welche Verfassungsnormen und inwiefern das Obergericht dagegen verstossen haben soll, wenn es trotz Einlassung - aus welcher der Beschwerdeführer sinngemäss eine schweizerische Zuständigkeit auch für die Fragen der Obhutszuteilung und des persönlichen Verkehrs ableitet - eine diesbezügliche Zuständigkeit verneint hat.
Nicht einzutreten ist auf die Beschwerde auch insoweit, als der Beschwerdeführer dem Obergericht im Zusammenhang mit dem Vorliegen eines internationalen Sachverhaltes eine Verletzung des rechtlichen Gehörs vorwirft. Das Obergericht hat umfassend ausgeführt, weshalb der Beschwerdeführer mit entsprechenden Erwägungen rechnen musste (Offensichtlichkeit der Internationalität: beide Parteien sind ausländische Staatsangehörige; die Wohnsitznahme von Mutter und Kindern in Österreich ist vor zwei Jahren erfolgt; in Österreich sind diverse Verfahren hängig; das Landesgericht St. Pölten hat sich in seinen Urteilen mehrmals einlässlich zu den internationalen zivilprozessualen und privatrechtlichen Fragen geäussert) und er deshalb die betreffenden Zuständigkeitsfragen in seinem Rekurs von sich aus hätte thematisieren müssen. Mit diesen Ausführungen setzt sich der Beschwerdeführer nicht auseinander, weshalb seine Kritik unsubstanziiert bleibt und die Anforderungen an Verfassungsrügen nicht erfüllt.
Nicht einzutreten ist auf die Beschwerde schliesslich auch insofern, als der Beschwerdeführer das seiner Anwältin kantonal zugesprochene Honorar als zu tief kritisiert: Diesbezüglich ist er nicht beschwert und hat demnach auch kein schutzwürdiges Interesse (Urteil 9C_951/2008 vom 20. März 2009 E. 1), weil das Honorar der Rechtsvertreterin direkt zugesprochen worden ist und diese bei einem allfällig zu tief festgesetzten Honorar dem Mandanten nicht zusätzlich Rechnung stellen darf (<ref-ruling> E. 3b S. 325 f.). Sie hat folglich die Differenz zwischen dem von ihr geforderten und dem ihr zugesprochenen Honorar selbst zu tragen und sie wäre mit Bezug auf die Honorarhöhe in eigenem Namen zur Erhebung einer Beschwerde legitimiert (<ref-ruling> E. 1 S. 155).
4. Insgesamt ergibt sich, dass die Beschwerde, soweit überhaupt Verfassungsnormen als verletzt gerügt werden, in keinerlei Hinsicht die hierfür notwendigen Begründungsanforderungen erfüllt, weshalb auf sie insgesamt nicht eingetreten werden kann. Wie die vorstehenden Erwägungen zeigen, muss die Beschwerde als von Anfang an aussichtslos betrachtet werden, weshalb es auch an den materiellen Voraussetzungen der unentgeltlichen Rechtspflege fehlt (<ref-law>). Das betreffende Gesuch ist folglich abzuweisen und der Beschwerdeführer hat die Gerichtskosten zu tragen (<ref-law>).

Demnach erkennt das Bundesgericht:
1. Auf die Beschwerde in Zivilsachen wird nicht eingetreten.
2. Das Gesuch um unentgeltliche Rechtspflege wird abgewiesen.
3. Die Gerichtskosten von Fr. 2'000.-- werden dem Beschwerdeführer auferlegt.
4. Dieses Urteil wird den Parteien und dem Obergericht des Kantons Thurgau schriftlich mitgeteilt.
Lausanne, 20. August 2010
Im Namen der II. zivilrechtlichen Abteilung
des Schweizerischen Bundesgerichts
Das präsidierende Mitglied: Der Gerichtsschreiber:
Escher Möckli