La rápida urbanización ha intensificado la necesidad de soluciones sostenibles para abordar los desafíos en la infraestructura urbana, el cambio climático y las limitaciones de recursos. Este estudio revela que el metaverso habilitado por la Inteligencia Artificial (IA) ofrece un potencial transformador para el desarrollo de ciudades inteligentes sostenibles. Las técnicas de IA, como el aprendizaje automático, el aprendizaje profundo, la IA generativa (GAI) y los modelos de lenguaje grandes (LLMs), mejoran las capacidades del metaverso en el análisis de datos, la toma de decisiones urbanas y las experiencias de usuario personalizadas. El estudio examina además cómo estos modelos de IA avanzados facilitan tecnologías clave del metaverso como la analítica de big data, el procesamiento de lenguaje natural (NLP), la visión por computadora, los gemelos digitales, Internet de las cosas (IoT), IA en el borde y redes 5G/6G. Se presentan aplicaciones en diversos dominios de ciudades inteligentes - medio ambiente, movilidad, energía, salud, gobernanza y economía, y casos de uso del mundo real de ciudades virtuales como Singapur, Seúl y Lisboa, demostrando la efectividad de la IA en el metaverso para ciudades inteligentes. Sin embargo, el metaverso habilitado por IA en las ciudades inteligentes presenta desafíos relacionados con la adquisición y gestión de datos, privacidad, seguridad, interoperabilidad, escalabilidad y consideraciones éticas. Se discuten las implicaciones tecnológicas y sociales de estos desafíos, destacando la necesidad de marcos robustos de gobernanza de datos y pautas de ética de IA. Las direcciones futuras enfatizan el avance de arquitecturas y algoritmos de modelos de IA, el fortalecimiento de medidas de privacidad y seguridad, la promoción de prácticas éticas de IA, el abordaje de medidas de rendimiento y el fomento de la colaboración de las partes interesadas. Al abordar estos desafíos, se puede aprovechar todo el potencial del metaverso habilitado por IA para mejorar la sostenibilidad, la adaptabilidad y la habitabilidad en las ciudades inteligentes.