Sachverhalt:
A. Der 1965 geborene U._ meldete sich im Mai 2004 erstmals wegen Rückenbeschwerden bei der Invalidenversicherung zum Leistungsbezug an. Nachdem die IV-Stelle des Kantons Aargau mit Verfügung vom 31. Januar 2005 und Einspracheentscheid vom 10. Januar 2006 einen Leistungsanspruch verneint hatte, reichte dieser dagegen Beschwerde ein. Das Versicherungsgericht des Kantons Aargau hiess die Beschwerde mit Entscheid vom 28. November 2006 gut, hob den streitigen Einspracheentscheid auf und wies die Sache im Sinne der Erwägungen zur genaueren Untersuchung der gesundheitlichen Situation an die IV-Stelle zurück. Vorwiegend gestützt auf das in der Folge eingeholte Gutachten des Instituts X._ vom 30. Oktober 2007 wies die IV-Stelle das Leistungsbegehren mit in Rechtskraft erwachsener Verfügung vom 16. Juli 2008 erneut ab.
Unter Hinweis auf eine Zunahme der Beschwerden meldete sich U._ am 15. Januar 2009 unter Beilage des Berichts des Schmerzzentrums Y._ vom 3. Dezember 2008 erneut zum Leistungsbezug an. Die IV-Stelle holte den Bericht des Regionalen Ärztlichen Dienstes vom 25. November 2009 ein. Mit Verfügung vom 27. Mai 2010 entschied sie wiederum in leistungsablehnendem Sinne.
B. Die dagegen erhobene Beschwerde wies das Versicherungsgericht des Kantons Aargau mit Entscheid vom 26. Oktober 2010 ab.
C. Mit Beschwerde in öffentlich-rechtlichen Angelegenheiten beantragt U._ die Aufhebung des kantonalen Entscheids und die Feststellung des Anspruchs auf IV-Leistungen. Gleichzeitig stellt er ein Gesuch um unentgeltliche Rechtspflege.

Erwägungen:
1. Die Beschwerde in öffentlich-rechtlichen Angelegenheiten (<ref-law>) kann wegen Rechtsverletzungen gemäss den Art. 95 f. BGG erhoben werden. Das Bundesgericht legt seinem Urteil den Sachverhalt zugrunde, den die Vorinstanz festgestellt hat (<ref-law>), und kann eine - für den Ausgang des Verfahrens entscheidende (vgl. <ref-law>) - Sachverhaltsfeststellung von Amtes wegen nur berichtigen oder ergänzen, wenn sie offensichtlich unrichtig ist oder auf einer Rechtsverletzung im Sinne von <ref-law> beruht (<ref-law>).
2. Das kantonale Gericht hat die für die Beurteilung der eingereichten Neuanmeldung und des geltend gemachten Leistungsanspruchs massgebenden Bestimmungen und Grundsätze, einschliesslich der dazu ergangenen Rechtsprechung, zutreffend dargelegt. Darauf wird verwiesen.
3. 3.1 Die Vorinstanz gelangte, wie schon die Verwaltung, nach umfassender Würdigung der medizinischen Unterlagen, insbesondere der vom Versicherten eingereichten Berichte des Schmerzzentrums Y._ vom 3. Dezember 2008, 9. Februar und 7. Mai 2010 sowie des Rheumatologen Dr. med. M._ vom 14. Mai 2010, zum Ergebnis, dass sich der Gesundheitszustand seit der letzten auf einer materiellen Prüfung des Leistungsanspruchs beruhenden Verfügung vom 16. Juli 2008 und den bis zu jenem Zeitpunkt eingeholten ärztlichen Berichten, namentlich des Gutachtens des Instituts X._ vom 30. Oktober 2007, nicht in invalidenversicherungsrechtlich relevanter Weise verschlechtert habe. Es bestehe daher weder Anspruch auf berufliche Massnahmen noch auf eine Invalidenrente.
3.2 Den gegen den vorinstanzlichen Entscheid erhobenen Einwänden kann nichts entnommen werden, was die Sachverhaltsfeststellung des kantonalen Gerichts als offensichtlich unrichtig oder unvollständig erscheinen lässt (Art. 97 Abs. 1 und <ref-law>). Soweit der Beschwerdeführer beanstandet, bei der Beurteilung der Arbeitsfähigkeit sei den vorhandenen Schmerzen nicht hineichend Rechnung getragen worden, ist festzuhalten, dass zur Bestimmung des verbliebenen Leistungsvermögens auf die objektiv feststellbare funktionelle Beeinträchtigung und nicht auf subjektive Schmerzangaben abzustellen ist. Die Vorinstanz ist daher nicht in Willkür verfallen, wenn sie in Würdigung der Berichte des Schmerzzentrums Y._ davon ausging, für die geltend gemachte Schmerzzunahme bei praktisch gleich bleibender Diagnose sei kein medizinisches Korrelat aufgezeigt worden, weshalb von einem im Wesentlichen unveränderten Gesundheitszustand auszugehen sei.
4. Da die Beschwerde offensichtlich unbegründet ist, wird sie im Verfahren nach <ref-law>, ohne Durchführung eines Schriftenwechsels und mit summarischer Begründung, erledigt. Weil sie von Anfang an aussichtslos war, ist eine der gemäss <ref-law> für die beantragte Gewährung der unentgeltlichen Rechtspflege erforderlichen Voraussetzungen nicht erfüllt, sodass diesem Begehren nicht entsprochen werden kann. Die Gerichtskosten sind dem Ausgang des Verfahrens entsprechend vom Beschwerdeführer als unterliegender Partei zu tragen (<ref-law>).

Demnach erkennt das Bundesgericht:
1. Die Beschwerde wird abgewiesen.
2. Das Gesuch um unentgeltliche Rechtspflege wird abgewiesen.
3. Die Gerichtskosten von Fr. 300.- werden dem Beschwerdeführer auferlegt.
4. Dieses Urteil wird den Parteien, dem Versicherungsgericht des Kantons Aargau und dem Bundesamt für Sozialversicherungen schriftlich mitgeteilt.
Luzern, 16. März 2011
Im Namen der I. sozialrechtlichen Abteilung
des Schweizerischen Bundesgerichts
Der Präsident: Die Gerichtsschreiberin:
Ursprung Hofer