6 октября 1944 года началась Дебреценская операция. Старший лейтенант С. Д. Пономарёв получил приказ отбить оставленное на боевой позиции на западной окраине села Ченад артиллерийское орудие 4-й батареи, расчёт которого погиб. Проникнув с группой бойцов в расположение врага, Пономарёв захватил пушку, и организовав круговую оборону, открыл по противнику огонь. В ходе боя был подбит немецкий танк, уничтожены и частично рассеяны 200 солдат и офицеров вермахта. Сергей Дмитриевич лично стоял у орудия, выполняя работу наводчика. В течение суток группа Пономарёва удерживала населённый пункт до подхода стрелковых подразделений, подбив за это время ещё один вражеский танк. За образцовое выполнение боевых заданий командования на фронте борьбы с немецкими захватчиками и проявленные при этом отвагу и геройство старшему лейтенанту Пономарёву Сергею Дмитриевичу указом Президиума Верховного Совета СССР от 24 марта 1945 года было присвоено звание Героя Советского Союза.