Sachverhalt:
A. A.X._ bezog im April 2006 aus einer Vorsorgestiftung eine Kapitalleistung von Fr. 92'333.--. Im Dezember 2006 kaufte er sich mit Fr. 40'000.-- in eine andere Vorsorgeeinrichtung ein.
Für die Steuerperiode 2006 verweigerte die Veranlagungsbehörde Y._ gegenüber A. und B.X._, den Betrag von Fr. 40'000.-- bei der Staats- und der Bundessteuer vom steuerbaren Einkommen abzuziehen. Dagegen erhoben die Betroffenen erfolglos Einsprache und danach Rekurs/Beschwerde an das Kantonale Steuergericht Solothurn.
Mit berichtigter Verfügung vom 20. Januar 2009 erhob die Veranlagungsbehörde Y._ die Jahressteuer 2006 für die Staats- und Bundessteuer auf dem Differenzbetrag von Fr. 52'333.-- zwischen der Kapitalauszahlung und der danach geleisteten Einkaufssumme. Diese Verfügung erwuchs unangefochten in Rechtskraft.
B. Am 29. Oktober 2009 haben die Eheleute X._ Beschwerde in öffentlich-rechtlichen Angelegenheiten beim Bundesgericht eingereicht. Sie beantragen, das steuergerichtliche Urteil vom 31. August 2009 aufzuheben. Der Betrag von Fr. 40'000.-- sei bei der Staats- und der Bundessteuer vollumfänglich zum Abzug vom steuerbaren Einkommen zuzulassen.
Das kantonale Steueramt, das Steuergericht und die Eidgenössische Steuerverwaltung schliessen auf Abweisung der Beschwerde.

Erwägungen:
1. 1.1 Die Beschwerde ist zulässig (vgl. <ref-law> i.V.m. Art. 146 des Bundesgesetzes vom 14. Dezember 1990 über die direkte Bundessteuer [DBG; SR 642.11] sowie Art. 73 des Bundesgesetzes vom 14. Dezember 1990 über die Harmonisierung der direkten Steuern der Kantone und Gemeinden [StHG; SR 642.14]).
1.2 Das Bundesgericht wendet das Recht von Amtes wegen an (<ref-law>). Es ist daher weder an die in der Beschwerde geltend gemachten Argumente noch an die Erwägungen der Vorinstanz gebunden; es kann eine Beschwerde aus einem anderen als dem angerufenen Grund gutheissen oder sie mit einer vom angefochtenen Entscheid abweichenden Begründung abweisen (vgl. <ref-ruling> E. 1.4 S. 140 mit Hinweis).
2. 2.1 Nach <ref-law>; Art. 9 Abs. 2 lit. d StHG und § 41 Abs. 1 lit. h des Steuergesetzes des Kantons Solothurn vom 1. Dezember 1985 (StG; BGS 614.11) werden die gemäss Gesetz, Statut oder Reglement geleisteten Einlagen, Prämien und Beiträge an die Alters-, Hinterlassenen- und Invalidenversicherung und an Einrichtungen der beruflichen Vorsorge von den Einkünften abgezogen (vgl. auch Art. 81 Abs. 2 des Bundesgesetzes über die berufliche Alters-, Hinterlassenen- und Invalidenvorsorge vom 25. Juni 1982 [BVG; SR 831.40]). Die bundesgerichtliche Rechtsprechung lässt den Abzug aber dann nicht zu, wenn eine Steuerumgehung vorliegt (vgl. dazu u.a. <ref-ruling> E. 4.2 u. 5.2 S. 633 ff.).
2.2 Das Steuergericht hat sich auf diese Rechtsprechung berufen, um die umstrittene Abzugsberechtigung zu verneinen. Die Beschwerdeführer vertreten die Auffassung, es liege keine Steuerumgehung vor. Es erübrigt sich, darauf näher einzugehen (wie auch auf allfällige Fragen im Zusammenhang mit Art. 79b Abs. 3 BVG), weil die Beschwerde schon aus anderem Grund abzuweisen ist (vgl. oben E. 1.2). Kapitalleistungen aus Vorsorge werden getrennt vom übrigen Einkommen zum Fünfteltarif einer vollen Jahressteuer unterworfen (vgl. <ref-law> u. § 47 StG/SO). Vorliegend ist die Kapitalauszahlung von Fr. 92'333.-- mit der Sonderveranlagung erfasst worden, und zwar nicht gesamthaft, sondern nur in der Höhe von Fr. 52'333.--, nach Abzug des nachmaligen Einkaufsbeitrags von Fr. 40'000.--. Damit ist der streitige Vorsorgebeitrag schon einmal einkommensmindernd angerechnet worden. Das schliesst eine kumulative wie auch eine alternative Berücksichtigung bei der ordentlichen Veranlagung aus (vgl. dazu im Einzelnen StR 58/2003 879 E. 3.1). Die Beschwerdeführer bringen dagegen nichts vor, weshalb hier auf eine weitere Begründung verzichtet und auf die zitierte Rechtsprechung verwiesen werden kann. Die Sonderveranlagung ist übrigens unangefochten in Rechtskraft erwachsen, womit die Art und Weise der steuerreduzierenden Anrechnung des Einkaufsbeitrags als akzeptiert zu gelten hat.
3. Nach dem Gesagten ist die Beschwerde abzuweisen und werden die Beschwerdeführer unter Solidarhaft kostenpflichtig (Art. 65 f. BGG).

Demnach erkennt das Bundesgericht:
1. Die Beschwerde in öffentlich-rechtlichen Angelegenheiten betreffend die direkten Bundessteuern 2006 wird abgewiesen.
2. Die Beschwerde in öffentlich-rechtlichen Angelegenheiten betreffend die Staatssteuern 2006 wird abgewiesen.
3. Die Gerichtskosten von Fr. 2'500.-- werden den Beschwerdeführern unter Solidarhaft auferlegt.
4. Dieses Urteil wird den Beschwerdeführern, dem Steueramt des Kantons Solothurn, dem Kantonalen Steuergericht Solothurn und der Eidgenössischen Steuerverwaltung schriftlich mitgeteilt.
Lausanne, 7. April 2010
Im Namen der II. öffentlich-rechtlichen Abteilung
des Schweizerischen Bundesgerichts
Der Präsident: Der Gerichtsschreiber:
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