Fatti: A. A._, cittadino italiano nato nel 1959, è entrato in Svizzera il 19 maggio 2003 e vi è stato posto al beneficio di permessi di dimora temporanei CE/AELS per svolgere un'attività lucrativa, l'ultimo con scadenza al 25 luglio 2005. In precedenza egli aveva vissuto nel nostro Paese dal 1974 al 1984 e dal 18 dicembre 2001 al 17 aprile 2002. A._ è divorziato dal 20 aprile 2004: la sua ex moglie e la figlia, nata nel 1981, risiedono in Svizzera, così come la di lui madre. Durante il suo soggiorno nel nostro Paese egli ha interessato a diverse riprese le autorità giudiziarie penali (multa di fr. 100.-- per incendio colposo il 20 agosto 2002; multa di fr. 200.-- per ingiuria e minaccia il 23 febbraio 2004; condanna a 5 giorni di detenzione, sospesi condizionalmente con un periodo di prova di 2 anni, per lesioni semplici il 17 gennaio 2005). Dal 1° gennaio 2005 A._ si è ritrovato senza entrate finanziarie. Il 31 gennaio 2006 ha ottenuto un permesso di dimora CE/AELS "senza l'esercizio di un'attività lucrativa", valevole fino al 30 gennaio 2008, in quanto l'allora convivente aveva fornito le necessarie garanzie per il suo sostentamento. B. Il 13 novembre 2008 la Sezione dei permessi e dell'immigrazione del Dipartimento delle istituzioni ha respinto l'istanza presentata il 21 novembre 2007 da A._, volta ad ottenere il rinnovo del permesso di dimora CE/AELS, invitandolo nel contempo a lasciare la Svizzera entro il 15 dicembre 2008. Fondandosi sulle dichiarazioni dell'interessato, da cui emergeva che non aveva più un garante e che era a carico dell'assistenza, e su quelle dell'Ufficio del sostegno sociale e dell'inserimento che facevano stato di prestazioni per un importo globale di fr. 38'391.50, la citata autorità ha giudicato che non erano più adempite le condizioni poste per ottenere il rinnovo dell'autorizzazione di soggiorno. La decisione è stata confermata su ricorso dapprima dal Consiglio di Stato, il 17 marzo 2009, e poi dal Tribunale amministrativo del Cantone Ticino, con sentenza del 20 maggio 2009. C. Il 24 giugno 2009 A._ ha presentato dinanzi al Tribunale federale un ricorso con cui chiede che la sentenza cantonale sia annullata e che venga rinnovato il suo permesso di dimora. Censura una violazione del principio della proporzionalità e chiede di essere esentato dal versare un eventuale anticipo per le spese giudiziarie. Con decreto presidenziale del 30 giugno 2009 è stata accolta l'istanza di conferimento dell'effetto sospensivo contenuta nel gravame. Il Tribunale federale non ha ordinato uno scambio di allegati scritti, limitandosi a chiedere la trasmissione dell'inserto cantonale, avvenuta il 7 luglio 2009. 