La contaminación del aire urbano es un desafío global crucial, que se origina principalmente en la urbanización y las actividades industriales, las cuales están en constante aumento. La vegetación actúa como un filtro natural para la contaminación del aire, pero pueden ocurrir efectos adversos en la salud de las plantas, la fotosíntesis y el metabolismo. Las recientes tecnologías ómicas han revolucionado el estudio de las respuestas moleculares de las plantas a la contaminación del aire, superando limitaciones anteriores. Esta revisión sintetiza los últimos avances en las respuestas moleculares de las plantas a los principales contaminantes del aire, enfatizando la investigación sobre el ozono (O), los óxidos de nitrógeno (NO) y las partículas en suspensión (PM). Estos contaminantes inducen respuestas de estrés comunes a otros estreses abióticos y bióticos, incluyendo la activación de enzimas que eliminan especies reactivas de oxígeno (ROS) y vías de señalización hormonal. Nuevas evidencias han mostrado el papel central de la biosíntesis de compuestos fenólicos antioxidantes, a través de la vía del fenilpropanoide, en las respuestas al estrés por contaminación del aire. Los factores de transcripción como WRKY, AP2/ERF y MYB, que conectan la señalización hormonal con la biosíntesis de antioxidantes, también se vieron afectados. Hasta la fecha, la investigación se ha centrado predominantemente en estudios de laboratorio que analizan contaminantes individuales. Esta revisión destaca la necesidad de estudios de campo integrales y la identificación de rasgos moleculares de tolerancia, que son cruciales para la identificación de especies de plantas tolerantes, con el objetivo de desarrollar soluciones sostenibles basadas en la naturaleza (NBS) para mitigar la contaminación del aire urbano.