Початок трудової діяльності і участь в бізнесі
Трудову діяльність розпочав у 14 років, в 1989 році - в Інституті проблем безпечного розвитку атомної енергетики (ІБРАЕ) АН СРСР. За дорученням керівництва Інституту, до якого входив його батько, організував групу навчання співробітників комп'ютерних технологій, а також займався підтримкою парку ПК.
Регулярно читає доповіді та лекції в провідних університетах світу про роботу інноваційних екосистем різних країн і проблеми модернізації економіки.
Громадська і політична діяльність
Член Ради з національної стратегії, Ради із зовнішньої і оборонної політики. Керівник напрямку законодавчих ініціатив Інституту сучасного розвитку (ІНСОР), головою Опікунської ради якого є голова уряду Росії Дмитро Медведєв). Член Товариства інженерів-нафтовиків (секція інформаційних технологій).
Цензура в інтернеті
Мотивуючи можливістю переходу до саморегулювання Інтернету, активно підтримав і проголосував за Федеральний закон свого однопартійця Олени Мізуліной 436-ФЗ «Про захист дітей від інформації, що завдає шкоди їх здоров'ю та розвитку», який, за побоюваннями ряду експертів, може бути використаний для цензури Інтернету. Російський блогер і журналіст Максим «Parker» Кононенко звинуватив, Пономарьова в тому, що той мав приховані інтереси в урядовій цензурі, так як його батько Володимир Пономарьов був незалежним членом ради директорів великого підрядника ВАТ «Ростелеком», будівельної компанії «Инфра-Инжениринг», власник якої, Костянтин Малофєєв, імовірно пов'язаний з цензурних лобі. Незважаючи на те, що ніяких доказів зацікавленості «Инфра-інжиніринг» в продажах серверного або іншого обладнання так і не знайшлося, Володимир Пономарьов залишив раду директорів цієї компанії для припинення подальших спекуляцій.
Разом з депутатом Дмитром Гудковим, відповідальним секретарем КСВ і координатором підмосковного відділення Комітету громадянських ініціатив Дмитром Некрасовим, а також письменником Костянтином Воронковим заснував Фонд підтримки незалежних ЗМІ. Перші кошти в нього внесені в тому числі паном Некрасовим і сім'єю Гудкова, однак засновники оголосили про готовність до переговорів про фінансування з усіма структурами.
Через фонд будуть збиратися кошти на створення контенту для регіональних і інших телеканалів, за допомогою якого можна буде створити «справжнє громадянське телебачення». Опозиціонери заявили про те, що збираються робити об'єктивне, політично неангажоване телебачення, а самі вони не будуть втручатися в справи «журналістського колективу».
Родич (зведений племінник) секретаря ЦК КПРС, академіка Бориса Миколайовича Пономарьова.
Предками Пономарьова є: російський державний діяч і реформатор Михайло Сперанський - дід в четвертому поколінні по лінії батька; Маріус Петіпа - чоловік прабабусі - балетмейстер, творець Великого театру; Пономарьов, Микола Павлович - дід - великий комсомольський і партійний працівник; інженер шляхів сполучення (закінчив Новосибірський інститут інженерів залізничного транспорту в 1943 році, повернувшись з фронту), почесний залізничник, член Спілки Архітекторів СРСР, дипломат, в кінці 1970-х років - перший секретар посольства СРСР в Польщі, почесний громадянин Польщі, виконувала роль посередника на переговорах з профспілкою Солідарність; Юркін, Тихон Олександрович - чоловік сестри діда - сталінський нарком сільського господарства, радник Олексія Миколайовича Косигіна, багаторічний депутат Верховної Ради СРСР від Новосибірської області. Двоюрідний дід Володимир Павлович Пономарьов - провідний проектувальник БАМу і Північно-Кавказької залізниці. Прадід Іллі Пономарьова по материнській лінії був відомим шаманом на Алтаї.