Bernin EM-kilpailuissa 1954 Ponomarjova voitti kultaa tuloksella 48,02 m. Melbournen olympialaisissa 1956 hän sai pronssia tuloksella 52,02 m. Olympiavoittajaksi hän palasi Roomassa 1960 heitettyään tuloksen 55,10 m. Vielä Belgradin EM-kilpailuissa 1962 hän sijoittui kuudenneksi ja Tokion olympialaisissa 1964 sijalle 11. Hänen ennätystuloksensa oli 56,62 m. Kuulaa hän työnsi 15,04 m.