Ponedélnik comenzó a en el Rostselmash en 1956. En 1958 firmó por el SKA Rostov y fue invitado a unirse a la selección nacional soviética. En el Campeonato de Europa de 1960, Ponedelnik anotó el gol de la victoria en el tiempo extra de la final contra . Participó en la Copa Mundial de Fútbol 1962, teniendo una destacada actuación en el partido contra Colombia pues convirtió el cuarto tanto para los suyos, en un partido con muchas chispas que a la postre terminó empatando la selección cafetera. Esta igualdad dejó a su selección en inmejorable posición para ganar el Grupo A de dicho torneo. Ponedélnik se retiró en 1966 después de ganar peso y someterse a una cirugía de apendicitis. Anotó 20 goles (según algunas cuentas, 21) en 29 partidos con la selección soviética.