В ряды Рабоче-крестьянской Красной Армии П. А. Пономаренко был призван в 1927 году. В 1931 году окончил Орджоникидзевское военное пехотное училище. Служил в Закавказском военном округе. В боях с немецко-фашистскими захватчиками лейтенант П. А. Пономаренко с 10 ноября 1942 года на Южном фронте. Боевое крещение принял в ходе Ростовской операции. Затем участвовал в Битве за Кавказ на Закавказском и Северо-Кавказском фронтах. С 20 декабря 1942 года воевал на Юго-Западном фронте, участвовал в освобождении Донбасса и Битве за Днепр.