Faits: A. Par arrêté du 22 juin 2006, le Département des constructions et des technologies de l'information du canton de Genève (ci-après: le département) a autorisé l'aliénation de vingt-deux appartements de l'immeuble sis sur la parcelle n° 11562 du registre foncier de Meyrin, à l'avenue de Mategnin 71-73. Les acquéreurs étaient A._, B._, C._ et D._, E._ et F._, G._ ainsi que I._ et H._. L'immeuble en question était soumis au régime de la propriété par étages depuis le 25 juillet 1984 et les vingt-deux appartements concernés étaient loués. Cette autorisation était notamment assortie des conditions suivantes: "(4) La présente autorisation ne saurait être invoquée ultérieurement pour justifier une aliénation individualisée des vingt-deux appartements concernés en application de l'art. 39 al. 4 let. d de la loi sur les démolitions, transformations et rénovations de maisons d'habitation, du 25 janvier 1996 (LDTR; RSG L 5 20). (5) Compte tenu du nombre important d'acquéreurs et pour ne pas vider de sa substance la condition n° 4 susmentionnée, le département spécifie d'ores et déjà que toute opération visant à un partage-attribution entre les acquéreurs des vingt-deux appartements en cause sera assimilable à une opération de vente et devra, en conséquence, faire l'objet d'une requête en autorisation d'aliéner en application de l'art. 39 al. 1 LDTR". Le 1er février 2008, A._, B._, G._, C._ et D._, E._ et F._ et H._ (ci-après: les copropriétaires) ont demandé au département l'autorisation d'aliéner les appartements nos 6.03, 7.04, 10.01, 10.03 et 11.02 situés dans l'immeuble précité. Ces appartements étaient toujours en location, à l'exception de l'appartement n° 6.03, vacant à la suite du décès du locataire. E._ et F._ souhaitaient acquérir l'appartement n° 6.03, H._ le n° 7.04, B._ le n° 10.01, C._ et D._ le n° 10.03 et A._ et G._ le n° 11.02. Par arrêté du 6 août 2008, le département a refusé de délivrer l'autorisation requise. B. Les copropriétaires ont recouru contre cette décision auprès de la Commission cantonale de recours en matière de constructions (ci-après: la commission de recours). Cette autorité a rejeté le recours par décision du 6 janvier 2009, au motif que l'autorisation demandée n'était dictée que par un intérêt commercial, qui ne saurait l'emporter sur l'intérêt public commandant le maintien du parc locatif immobilier genevois. Les copropriétaires ont saisi le Tribunal administratif du canton de Genève (ci-après: le Tribunal administratif), en se prévalant de la primauté du droit fédéral, à savoir l'art. 650 CC réglant le partage de la copropriété. Ils contestaient également la pesée des intérêts effectuée par la commission de recours. Le Tribunal administratif a rejeté le recours par arrêt du 28 juillet 2009. Se référant à la jurisprudence du Tribunal fédéral relative à l'art. 9A aLDTR - remplacé par l'art. 39 LDTR - il a considéré que les restrictions que cette disposition impose à la garantie de la liberté ou à la liberté économique étaient admissibles moyennant une "soigneuse pesée des intérêts" en présence. Le Tribunal fédéral ayant en outre reconnu que la LDTR répondait à un intérêt public important, la question qui se posait en l'espèce n'était pas tant celle de la primauté du droit fédéral que celle du principe de la proportionnalité, qui était respecté. C. Agissant par la voie du recours en matière de droit public, A._, B._, H._, C._ et D._, E._ et F._ et G._ demandent au Tribunal fédéral d'annuler cet arrêt ainsi que l'arrêté du département du 6 août 2008, d'autoriser le "partage-attribution" requis et d'ordonner au registre foncier de procéder à son inscription, subsidiairement de renvoyer la cause au Tribunal administratif pour nouvelle décision dans le sens des considérants. Ils se plaignent d'une violation de la primauté du droit fédéral (art. 49 Cst.) et d'une application arbitraire (art. 9 Cst.) de l'art. 39 LDTR. Le Tribunal administratif a renoncé à se déterminer. Le département a présenté des observations, concluant au rejet du recours. 