После завершения Дебреценской операции 5-я гвардейская артиллерийская дивизия прорыва была передана 46-й армии и поддерживала её наступление в ходе Будапештской операции. С. Д. Пономарёв участвовал в форсировании реки Дунай в районе острова Чепель, в оборонительных боях севернее Будапешта. В ходе Венской стратегической операции его батарея принимала участие в отражении контрудара немецких и венгерских войск в районе посёлка Моча, боях на подступах к городу Дьёр, и освобождении города Вены. Боевой путь Сергей Дмитриевич завершил 11 мая 1945 года на территории Чехословакии в районе города Ческе-Будеёвице в ходе Пражской операции.