Fatti: A. Il 22 aprile 2005 G._, nato nel 1969, di professione aiuto-stampatore serigrafo, ha presentato una domanda di prestazioni AI per adulti lamentando diversi disturbi di natura ortopedica. L'Ufficio AI del Cantone Ticino (UAI) ha affidato al dott. C._, chirurgo ortopedico, il compito di esperire una valutazione specialistica. Con referto del 21 febbraio 2006, posta la diagnosi di sindrome vertebrale lombare in presenza di alterazioni degenerative pluri-segmentali nonché di stato dopo discectomia L5/S1 a sinistra e orchiectomia bilaterale, e riscontrata una diminuzione della caricabilità del rachide in relazione al mantenimento di posizioni statiche, ai movimenti del tronco e al trasporto di pesi, il perito ha quantificato nella misura del 50% il grado di incapacità lavorativa dell'interessato nella sua attività abituale evidenziando un'incidenza negativa dei disturbi accusati sull'esercizio della sua professione. Per contro, in attività sostitutive adeguate, rispettose dei limiti funzionali e che permettano una libera scelta della posizione, rispettivamente un cambiamento regolare della stessa, che non comportino movimenti frequenti oppure posizioni prolungate di flessione o torsione del tronco, che consentano di effettuare regolarmente spostamenti/trasferte anche prolungate a piedi in condizioni favorevoli, che non implichino il trasporto/sollevamento di pesi (superiori a 5-10 kg talvolta, a 10 kg raramente), che non comportino l'esposizione a vibrazioni, a movimenti bruschi, a cambiamenti repentini o frequenti del grado di umidità o della temperatura ambientale, il dott. C._ ha considerato l'assicurato abile al lavoro nella misura del 70%. Fondandosi essenzialmente sulle conclusioni specialistiche del dott. C._, cui ha aderito anche il servizio medico X._, e sulla valutazione della consulente in integrazione professionale, che ha ritenuto esigibili senza necessità di riformazione specifica segnatamente un'attività di controllo/sorveglianza, confezione, stampa, come pure l'attività di operaio generico (assemblaggio, produzione, stampa, lucidatura, ecc.) o di portiere, l'UAI ha respinto la domanda di prestazioni e negato il diritto alla rendita per difetto di invalidità di grado pensionabile (decisione del 4 ottobre 2006). B. Patrocinato dall'avv. Milca Molteni, G._ si è aggravato al Tribunale delle assicurazioni del Cantone Ticino. Sostenendo, sulla scorta delle valutazioni dei suoi medici curanti, una inabilità lavorativa del 50% in qualsiasi attività, l'interessato ha chiesto in via principale il riconoscimento di tre quarti di rendita a partire dal 1° marzo 2005; in via subordinata, nell'ipotesi in cui fosse confermata la tesi dell'abilità lavorativa del 70% in attività sostitutive leggere, ha postulato l'assegnazione di un quarto di rendita, sempre dal 1° marzo 2005. Infine, ha domandato di essere ammesso al beneficio dell'assistenza giudiziaria e del gratuito patrocinio. Per pronuncia del 30 luglio 2007, statuendo per giudice unico, la Corte cantonale ha sostanzialmente confermato l'operato dell'amministrazione. Aderendo alle conclusioni del dott. C._, cui ha attribuito pieno valore probatorio, essa ha ritenuto l'assicurato abile al lavoro nella misura del 70% in attività adatte, rispettose dei limiti funzionali descritti dal perito. Inoltre, dopo avere accertato un reddito da valido di fr. 56'459.- e un reddito da invalido di fr. 34'361.88 (anno di riferimento: 2005), che teneva già conto di una riduzione del 15% per le particolarità personali e professionali del caso, ha stabilito un grado d'invalidità del 39%, insufficiente per conferire il diritto a una rendita anche solo parziale. Dopo avere escluso, a causa dell'indisponibilità dell'assicurato, che - per quanto osservato dalla consulente in integrazione professionale - si riterrebbe inabile al lavoro in misura importante in qualsiasi attività, l'ipotesi di una riqualifica professionale, la Corte cantonale ha per il resto accolto la domanda di assistenza giudiziaria e di gratuito patrocinio. C. Sempre patrocinato dall'avv. Molteni, G._ ha presentato un ricorso in materia di diritto pubblico, con il quale chiede l'annullamento del giudizio cantonale e il riconoscimento di un'inabilità lavorativa del 50% in ogni attività nonché l'assegnazione di una mezza rendita dal 1° marzo 2005. Inoltre chiede di essere posto al beneficio dell'assistenza giudiziaria gratuita completa. Dei motivi si dirà, per quanto occorra, nei considerandi. L'UAI propone la reiezione del gravame, mentre l'Ufficio federale delle assicurazioni sociali ha rinunciato a determinarsi. 