La contaminación del aire representa un desafío significativo para la sostenibilidad ambiental e inhibe el desarrollo económico y social. En las áreas urbanas, los efectos combinados de la alta densidad de población, la concentración industrial y el efecto de isla de calor urbano hacen que el control de la contaminación sea aún más complejo y exigente. La mayoría de los estudios sobre la contaminación del aire urbano se centran en fuentes de contaminación específicas o áreas localizadas, careciendo de un enfoque sistemático adaptado a las condiciones ambientales únicas de las megaciudades. En este contexto, este estudio emplea un análisis bibliométrico basado en la Colección Principal de Web of Science (WOS), incorporando 3109 artículos de investigación sobre la contaminación del aire urbano, incluyendo áreas metropolitanas y megaciudades, publicados entre 2000 y 2024. Al construir un marco de conocimiento, esta investigación revela las redes temáticas y las tendencias evolutivas en el campo de la contaminación del aire. Los hallazgos indican que temas de investigación clave, como aerosoles, calidad del aire e islas de calor urbano, han surgido como puntos focales. Estos temas, aunque relativamente distintos, están interconectados, formando un marco tridimensional de contaminantes-efectos en la salud-monitoreo y gobernanza. Además, la red disciplinaria exhibe una clara tendencia de convergencia, con un cambio de estudios de una sola disciplina a un enfoque más interdisciplinario. En términos de colaboración internacional, se ha formado una estructura bipolar liderada por Estados Unidos y China. A través de un análisis multidimensional de la contaminación del aire urbano, este estudio identifica puntos calientes de investigación y destaca el papel crítico de la cooperación interdisciplinaria e internacional en el avance del control de la contaminación del aire urbano. Al abordar la brecha en la investigación interdisciplinaria y de múltiples perspectivas, este trabajo mejora la comprensión general de las políticas ambientales urbanas y proporciona valiosos conocimientos para promover la sostenibilidad urbana global.