В 1926—1936 годах работал в Одесском государственном драматическом театре имени Октябрьской Революции. При нём окончил драматическую студию (1928).
Роли этого периода: беспризорный Котя («Кадры» Микитенко, 1930), Хлестаков («Ревизор» Гоголя, 1933), мичман Кноррис («Гибель эскадры» Корнейчука, 1933), Грумио («Укрощение строптивой» Шекспира, 1933).
С 1936 года в Киевском государственном академическом украинском драматическом театре имени Франко.
Роли: Дон Карлос («Дон Карлос» Шиллера, 1936), Пётр («Последние» Горького, 1937), Дмитрик («Ой не ходи Грицю…» Старицкого, 1938), Дергачев («Последняя жертва» Островского, 1939), Клавдио («Много шума из ничего» Шекспира, 1940), Иван («Суета» Карпенко-Карого, 1942), Сергей Горлов («Фронт» Корнейчука, 1942), Петя Трофимов («Вишневый сад» Чехова, 1946), Олег Кошевой («Молодая гвардия» по Фадееву, 1947), Трофим Голуб («Макар Дубрава» Корнейчука, 1948), Незнамов («Без вины виноватые» Островского, 1948), Швандя («Любовь Яровая» Тренёва, 1951), Хлестаков («Горе от ума» Гоголя, 1952), Тарас Шевченко («Петербургская весна» Ильченко, 1954), Доменико («Филумена Мартурано» Де Филиппо, 1957), Искра («Страница дневника» Корнейчука, 1964), Карбышев («Когда мертвые оживают» Рачады, 1968), Антонио («Память сердца» Корнейчука, 1969, Национальная премия Украины имени Тараса Шевченко, 1971), Барклей Купер («Уступи дорогу завтрашнему дню» Дельмар, 1970), Николай Михайлович («Ретро» Галина, 1982).
Снимался в кино. Член Союза кинематографистов Украинской ССР.
Был членом КПСС с 1944 года.
В творчестве Пономаренко тонкий лиризм, поэтичность органично сочетаются с драматизмом, яркой реалистичной характерностью. Актер демонстрировал разносторонность своего дарования: рядом с героико-романтическими образвами уживались персонажи острохарактерные.
Похоронен на Байковом кладбище.
Муж актрисы Наталии Ужвий. Пономаренко бережно относился к наследию великой актрисы, упорядочил архив, добивался увековечения ее памяти.