Undersökningen av 1.600 städer i 91 länder visade att nästan 90 procent av invånarna i tätorter andas luft som inte uppfyller de nivåer som anses vara säkra.
WHO säger att omkring hälften av världens stadsbefolkning utsätts för föroreningar som är minst 2,5 gånger högre än den rekommenderar.
Luftkvaliteten var sämst i Asien, följt av Sydamerika och Afrika.
"För många stadskärnor idag är så insvept i smutsig luft att deras skylines är osynliga", säger Dr Flavia Bustreo, WHO:s biträdande generaldirektör för familj, barn och kvinnors hälsa.
"Det är inte förvånande att luften är farlig att andas."
Hälsorisker
WHO fastställer för närvarande säkra luftkvalitetsnivåer baserade på den koncentration av förorenande partiklar som kallas partiklar (PM) som finns i luften.
Kommittén rekommenderar att halterna av fina partiklar som kallas PM2,5 inte får vara mer än 10 mikrogram per kubikmeter i genomsnitt under ett år, och att något större föroreningar, som kallas PM10, i genomsnitt inte får uppgå till mer än 20 mikrogram per kubikmeter.
Men databasen Urban Air Quality visade att många områden bröt mot dessa nivåer.
Vissa städer i Asien uppvisade extremt höga föroreningsnivåer. Peshawar i Pakistan registrerade en PM10-nivå på 540 mikrogram per kubikmeter under en period av två månader 2010, medan Delhi i Indien hade en genomsnittlig PM2,5 på 153 mikrogram per kubikmeter samma år.
Städer i Sydamerika, däribland Rio De Janeiro i Brasilien, klarade sig också dåligt.
Men WHO säger att det fortfarande saknas uppgifter, särskilt från städer i Afrika, där dålig luftkvalitet är ett växande problem.
De senaste siffrorna tyder på att sju miljoner människor runt om i världen dog till följd av luftföroreningar 2012. Man beräknar att 3,7 miljoner av dessa dödsfall berodde på luftföroreningar utomhus.
WHO kallar sin enda största miljörisk och kopplar dålig luftkvalitet till hjärtsjukdomar, andningsproblem och cancer.
"Vi kan inte köpa ren luft i en flaska, men städer kan vidta åtgärder som kommer att rengöra luften och rädda livet på deras folk", säger Dr Carlos Dora från WHO.
Följ Rebecca på Twitter
Världshälsoorganisationen säger att luftföroreningar i många av världens städer bryter mot dess riktlinjer.