איליה פונומריוב
התנגדות לפוטין

בשנת 2012, יחד עם חבר הפרלמנט דמיטרי גודקוב לקח לעצמו תפקיד מנהיגותי בארגון ההפגנות נגד שלטונו של פוטין. לאחר הבחירות לנשיאות ב-4 במרץ, שבהן נבחר פוטין לכהונה שלישית כנשיא, האשים פונומריוב את הממשלה בזיוף הבחירות, בטענה שהן היו צריכות להיות קרובות מספיק לסיבוב שני. בחודש מאי מתח ביקורת על החלטת פוטין להשאיר את איגור שובאליוב בקבינט שלו למרות שערוריית שחיתות. בחודש שלאחר מכן, פונומריוב וגודקוב הובילו מחאה נגד הצעת חוק של מפלגת רוסיה המאוחדת של פוטין שאפשרה הטלת קנסות גבוהים על מפגינים נגד הממשלה; למרות שזה לא הצליח, הפעולה משכה תשומת לב רחבה. מאוחר יותר, פונומריוב הצטרף למנהיגים פוליטיים אחרים במאבק נגד משטר פוטין.
ביוני 2012 נשא פונומריוב נאום בדומה שבו כינה את חברי רוסיה המאוחדת "נוכלים וגנבים", ביטוי ששימש במקור את הפעיל נגד השחיתות אלכסיי נבלני. בספטמבר של אותה שנה, חברי הדומה הצביעו בעד הקפאת פונומריוב מחברותו בפרלמנט ומנעו ממנו לנאום למשך חודש אחד. גם חברי רוסיה המאוחדת הציעו להאשים אותו בהכפשה.
ביולי, הוא מתח ביקורת חריפה על תגובת הממשלה להצפות הנרחבות בדרום רוסיה ובקרימסק, שבמהלכן נהרגו 172 בני אדם. יחד עם עוד כמה פעילים אזרחיים, כולל איליה פופוב, מיטיה אלשקובסקי, דנילה לינדלה ומריה ברונובה, הוא ארגן קמפיין ארצי לגיוס כספים שהניב כמעט מיליון דולר בתרומות קטנות לסיוע לנפגעי השיטפונות.
בדצמבר 2012, פונומריוב היה המבקר הקולני ביותר נגד חוק דימה יאקובלב, שהגביל אימוץ בינלאומי של יתומים רוסים (הוא היה חבר הפרלמנט היחיד שהצביע נגד הצעת החוק בקריאה ראשונה, ואחד משמונה מתנגדים בלבד בקריאה הסופית). ב-2013, הוא היה חבר הפרלמנט היחיד שסירב לתמוך בחוק התעמולה הגאה. ב-20 במרץ 2014 היה חבר הדומה היחיד שהצביע נגד סיפוח חצי האי קרים לפדרציה הרוסית.
פונומריוב נימק את עמדתו ואת אי תמיכתו בסיפוח קרים בכך שיש צורך לשמור על יחסי ידידות עם "האומה האוקראינית האחות" ולהימנע מעימות צבאי עמה. הוא טען שפעולותיה של רוסיה בקרים ידחקו את אוקראינה אל מחוץ לתחום ההשפעה הרוסית ואולי יעוררו התרחבות נוספת של נאט"ו. לאחר ההצבעה, אנשים רבים קראו להתפטרותו. הוא היה יעד לדמוניזציה ציבורית כולל שלט חוצות ענק במרכז מוסקבה שתיאר אותו כ"בוגד לאומי". כמו כן, איימו עליו בגינוי ובגירוש מהמדינה, אך הוא השיב כי לא ניתן להעמיד לדין או להרחיק חברי פרלמנט בשל אופן הצבעתם, והפרלמנט לא נקט צעדים נוספים בנוגע אליו.
באוגוסט 2014, בעת שהותו בקליפורניה, הקפיאו פקידי בית משפט פדרליים את חשבונות הבנק שלו והודיעו כי לא יאפשרו לו לחזור לרוסיה, עקב חקירה מתמשכת. הוא התיישב בסן חוזה, קליפורניה, וב-2016 קבע את מושבו בבירת אוקראינה קייב. באפריל 2015 ניסתה הדומה לבטל את חסינותו מהעמדה לדין פלילי. חוקרים רוסים טענו שפונומריוב היה מעורב במעילה של 22 מיליון רובלים שיועדו למרכז הטכנולוגי של סקולקובו, האשמה שפונומריוב מתאר כבעלת מניע פוליטי. חוקרים רוסים טענו כי סגן נשיא סקולקובו, אלכסיי בלטיוקוב, שילם לפונומריוב כ-750,000 דולר עבור עשר הרצאות ומאמר מחקר אחד; פונומריוב לא הועמד לדין על כך בשל חסינותו הפרלמנטרית, אך בית משפט הורה לו להחזיר חלק מהסכום, מאוחר יותר ב-2015, בית המשפט של מחוז באומן במוסקבה דן בעניינו של פונומריוב שלא בפניו והחליט לעצור אותו, תוך הוצאת צו בינלאומי. למרות שלא התגורר ברוסיה, פונומארב המשיך לכהן בתפקידו הפרלמנטרי, ומבחינה טכנית היה נשאר חבר פעיל בדומה עד הבחירות בספטמבר 2016. ב-10 ביוני 2016, הדומה הממלכתית הדיחה את פונומריוב מחברותו בפרלמנט.
אוקראינה העניקה לו אישור שהייה זמני ולטחר מכן ממשלת אוקראינה העניקה לו אזרחות אוקראינית ב-2019. הוא המשיך לדבר עם העיתונות המערבית כפרשן על הידרדרות היחסים בין רוסיה לאוקראינה והתמודדות האופוזיציה עם המשטר ברוסיה. לאחר שחבר הפרלמנט הרוסי לשעבר דניס וורוננקוב נורה למוות בקייב ב-23 במרץ 2017, פונומריוב קיבל הגנה אישית משירות הביטחון האוקראיני. וורוננקוב היה בדרכו לפגוש את פונומריוב כאשר נורה.