Родился 6 августа 1975 г. в семье научных работников.
С 1989 г. с момента создания работал в Институте проблем безопасного развития атомной энергетики (ИБРАЭ) АН СССР (создан для ликвидации последствий аварии в Чернобыле). По поручению руководства института организовал группу обучения сотрудников компьютерным технологиям, а также занимался поддержкой парка ПК.
В 1991 г. создал первую собственную компанию – АОЗТ «Русспрофи Лтд.», которая занималась разработкой компьютерных программ, в т.ч. системы психологической профдиагностики для МВД и гражданской авиации. В 1995 году «Русспрофи» осуществило слияние с СП «International Network Connections», специализировавшегося на создании распределенных компьютерных сетей на основе технологий Banyan Systems, в котором Пономарев занял позицию исполнительного директора.
С 1996 г. по 2003 г. работал в крупных компаниях (в т.ч. Schlumberger/GeoQuest, ЮКОС, IBS) на руководящих должностях, связанных с внедрением в производство новых технологий. В рамках Schlumberger Пономарев отвечал за приобретение и глобальный маркетинг российских технологий управления нефтедобычей в международных компаниях. Работа по технологической модернизации была продолжена на позиции вице-президента ЮКОС ЭП, и затем в ходе создания и организации работы Сибирской Интернет Компании (Сибинтек), которая развернула более двух тысяч рабочих мест в сибирских регионах, решая тем самым существовавшую тогда проблему занятости, и обеспечила запуск ряда известных Интернет-проектов, таких, как Gazeta.ru. В рамках IBS стал одним из авторов программы перехода на цифровое правительство «Электронная Россия».
В 2004-2006 гг. под эгидой Института проблем глобализации (ИПРОГ) по заказу ряда региональных администраций разработал ряд общественно значимых проектов, к числу которых можно отнести Концепцию развития Сибири и Дальнего Востока, Концепцию развития ТЭК Красноярского края. Активно участвовал в кампаниях по укрупнению субъектов федерации.
В 2006 г. возглавил Центр территориального развития при Мининформсвязи РФ. Координировал работу по созданию технопарков в сфере высоких технологий, которая реализовывалась в российских регионах под эгидой Мининформсвязи РФ. В том числе, курировал создание Новосибирского технопарка в Академгородке и ИТ-парка в Казани.
В 2007 г. был избран депутатом Государственной думы РФ V созыва по спискам партии «Справедливая Россия» от Новосибирской области. В Государственной думе стал членом Комитета по информационной политике, технологиям и связи, возглавляя подкомитет по технологическому развитию. В 2011 году переизбран в Госдуму VI созыва, удвоив свой результат. В связи с изменением структуры парламентских комитетов, вошел в Комитет по экономической политике, инновационному развитию и предпринимательству, возглавил подкомитет по инновациям и инвестициям.
Будучи депутатом, продолжал активно заниматься созданием Новосибирского технопарка (Академпарка) и развитием высоких технологий в Новосибирской области. По его инициативе и при активном участии установлены тесные контакты между новосибирскими и американскими IT-компаниями, начата реализация совместных проектов. На базе Академпарка совместно с мировыми лидерами в этой сфере создается центр компетенций по энергоэффективности и сберегающим технологиям. С целью обеспечить строительство жилья для инноваторов, совместно с фондом РЖС и депутатом Галиной Хованской разработал и добился принятия закона «О жилищных кооперативах». Сопредседатель (вместе с депутатом Игорем Игошиным) рабочей группы Госдумы, разработавшей закон «О федеральной контрактной системе», создавшей систему электронных госзакупок. Автор ряда инициатив по поддержке развития предпринимательства в РФ, а также многочисленных законодательных инициатив в сфере телекоммуникаций и электронного правительства.
В 2010 году стал архитектором проекта Сколково в качестве советника В.Ф. Вексельберга по коммерциализации и международному развитию. Один из авторов закона «О Сколково», закона «О хозяйственных партнерствах и инвестиционных товариществах» (аналога американских LLP и LLC), специального налогового режима для отрасли ИТ, участвовал в разработке законодательства об авторских правах и интеллектуальной собственности. Среди главных достижений – привлечение в Россию Массачусетского технологического института, создание с ним совместного университета «Сколтех». К 2013 году в результате работы государственных проектов поддержки инноваций российский венчурный рынок превысил $1 млрд. в год, выйдя на первое место в Европе.
В 2012 году Пономарев сыграл важную роль в продвижении в Конгрессе США решения об обмене разрешения вступить в ВТО и отмене дискриминационной поправки Джексона-Веника на принятие «закона Магнитского», вводящего санкции против российских коррупционеров.
В политике с 2002 г. С 2003 до 2007 года был одним из лидеров молодежного крыла КПРФ, руководителем информационно-технологического центра партии, создателем её сайта (при Пономареве быстро ставшем самым посещаемым партийным ресурсом в России) и системы подсчёта голосов на выборах, параллельную официальной системе «ГАС Выборы».
В 2004 – 2007 г.г. был инициатором создания и одним из лидеров Молодежного левого фронта, а затем стал одним из основателей Левого фронта России. Постоянный член оргкомитетов Российских Социальных Форумов, объединяющих протестные и социальные движения страны, один из организаторов контр-саммита G8 в Санкт-Петербурге, член Рабочего комитета Союза Координационных Советов.
Пономарев активно критикует неолиберальную модель развития экономики, продвигаемую международными организациями, такими, как МВФ, и определяет свои политические воззрения как лево-либертарианские, призывая к:
Построению общества равных возможностей, лишенного насилия и эксплуатации, через равный доступ граждан к образованию;
Постепенной замене традиционного государства системой прямой демократии;
Опоре на социальных и деловых предпринимателей как главных агентов изменений в обществе;
Отмене виз и постепенному устранению границ между государствами;
Отмиранию традиционной частной собственности в пользу распоряжения технологиями и ноу-хау;
Созданию союза стран, имеющих в своей основе этику эпохи Возрождения – Америк, Европы, России.
В 2008 г. Пономарев вступил в партию «Справедливая Россия», в том же году был избран членом Центрального Совета партии. В 2013м году покинул партию, протестуя против ее соглашательской позиции с властью и исключения из нее депутатов Дмитрия и Геннадия Гудкова. В 2013 году участвовал в создании партии «Альянс Зеленых и Социал-демократов», запрещенную в 2014м российскими властями.
В 2011 г. стал одним из лидеров движения «Белой ленты» и массовых митингов протеста, начавшихся после декабрьских выборов в Госдуму, был ведущим первого митинга на Болотной площади. Первым выступил против «закона Димы Яковлева», был единственным неподдержавшим закон о дискриминации LGBT.
В 2013 г. объявил об участии в кампании по выборам мэра Новосибирска и призвал к формированию коалиции оппозиционных сил. В марте 2014 года такая коалиция была создана, и ее кандидат Анатолий Локоть победил на выборах. Сам Пономарев был назначен советником мэра по инвестициям и перспективному развитию.
В 2014 году Пономарев выступил против войны в Украине, став единственным членом Госдумы, проголосовавшим против аннексии Крыма. Решением Федеральной службы судебных приставов в августе 2014го Пономареву был закрыт въезд на территорию России, а в 2015 году Следственный комитет РФ возбудил против него первое уголовное дело, признанное Интерполом политически мотивированным, а затем в 2022 году еще три. С этого момента Пономарев живет сначала в США, потом в Украине. В 2016 году Госдума РФ приняла специальный закон, направленный на лишение Пономарева депутатского мандата, после чего он получил вид на жительство в Украине, а в 2019 году указом президента Порошенко ему было предоставлено украинское гражданство за особые заслуги перед Украиной.
В 2015-2016 годах Пономарев работал как советник ряда технологических стартапов в США по инвестициям, развитию бизнеса и связям с американскими госорганами. Имеет обширные контакты в ведомствах США и в Конгрессе, регулярно выступает по проблемам международной политики в американских университетах и think-tanks.
В 2016 году после окончания депутатских полномочий Пономарев создал и до 2021 года возглавлял инвестиционную компанию Trident Acquisitions, специализирующуюся на проектах в области энергетики и нефтегазодобычи в Украине, странах Восточной Европы и Черноморского бассейна. В 2018 году компания провела успешное IPO на бирже NASDAQ, подняв $200 млн. североамериканских хедж-фондов и став на ней первой фирмой, ориентированной на Украину.
В 2022 году, после нападения России на Украину, выступил в территориальную оборону Киева, основал медиахолдинг Утро Февраля и вернулся к активной политической деятельности, направленной на смену власти в РФ и деимпериализацию страны. В августе 2022 года был избран координатором Политического Центра, созданного для взаимодействия различных крыльев силового сопротивления режиму Путина – Легиона «Свободной России» и Национальной Республиканской Армии (НРА).
В РФ Пономарев являлся членом влиятельных неправительственных общественных организаций – Совета по внешней и оборонной политике (СВОП) и Совета по национальной стратегии (СНС), координатором экспертной работы по законодательному обеспечению инновационной деятельности в Институте современного развития (ИНСОР). В 2009-2012 гг. – первый заместитель руководителя по экспертной работе Совета по развитию информационного общества при Президенте РФ. Сопредседатель Корейско-Российского делового совета. В 2011-2016 гг. советник премьер-министра Малайзии по вопросам инновационного развития, в 2011-2012 гг. советник министра науки и технологий Японии по развитию инновационной системы острова Окинава.
23 марта 2024 года в ходе 5-го пленарного заседания Съезда народных депутатов избран Председателем Съезда