Пономарев родился в 1975 году в Москве в семье научных работников. Учился на физическом факультете Московского государственного университета, но обучение не окончил – ушел на четвертом курсе. В 2001 году получил высшее образование в Российском государственном социальном университете.
Пономарев рассказывал, что начал работать с 14 лет – был программистом в Институте проблем безопасного развития атомной энергетики. В 16 лет вместе с другом создал собственную компанию "Русспрофи", которая занималась компьютеризацией предприятий. Позже она влилась в российско-американское предприятие International Network Connections. В 1990-х – начале 2000-х работал в международной нефтесервисной компании Schlumberger в Москве, в компании Михаила Ходорковского ЮКОС, в IT-компании IBS.
В 2002–2007 годах был членом Коммунистической партии РФ. Помог политсиле внедрить новые технологии и провести комплексную информатизацию. Дважды – в 2007-м и 2011 году – избирался депутатом по спискам партии "Справедливая Россия" (российские СМИ называют эту политсилу провластной).
В 2011–2012 годах активно участвовал в антиправительственных протестах в РФ.
Пономарев был единственным депутатом Госдумы, который голосовал против аннексии Крыма Россией в 2014 году. Летом 2014 года политик покинул РФ: вначале переехал в США, затем – в Украину.
В 2015 году против него возбудили уголовное дело о пособничестве в растрате средств инновационного центра "Сколково" (политик участвовал в его создании) и заочно арестовали. В 2016 году Госдума лишила Пономарева депутатского мандата. Официально – за "систематические прогулы заседаний, невыполнение рабочих обязанностей и утрату связи с избирателями".
В 2016 году в США Пономарев основал инвестиционную компанию Trident Acquisitions, акции которой торгуются на нью-йоркской бирже NASDAQ.
В 2019 году получил украинское гражданство, сейчас живет в Киеве.