Быстро оправившись от ранений, в августе 1944 года И. С. Пономаренко вернулся в свой полк. За проявленный при форсировании Днепра героизм ему было присвоено внеочередное воинское звание сержанта. Иван Самсонович принимал участие в Белостокской операции. 27 августа 1944 года в районе хутора Бучин-Подлезе Ломжинского района Белостокской области Белорусской ССР противник при поддержке танков предпринял яростную контратаку, при отражении которой пулемётчик И. С. Пономаренко геройски погиб.