Mit Tatjana Durasowa wurde Sergei Ponomarenko zweimal Juniorenweltmeister, 1978 und 1979. Das Paar startete jedoch nie bei Europa- oder Weltmeisterschaften. Sie trennten sich nach dem Gewinn der Juniorenweltmeistertitel. Sergei Ponomarenko suchte und fand eine neue Eistanzpartnerin in Marina Klimowa. Mit ihr wurde er beim ersten Start bei den Europameisterschaften 1983 auf Anhieb Vierter. Bereits im Jahr darauf gelang dem Paar mit dem Gewinn der Bronzemedaille bei der Europameisterschaft und den Olympischen Spielen der endgültige Durchbruch. In den Folgejahren gewann das Paar jedes Jahr ohne Ausnahme bis zum Ende der Amateurkarriere 1992 Medaillen bei ISU-Meisterschaften.