Советский государственный и партийный деятель, один из организаторов и руководителей коммунистического подполья и партизанского движения в Беларуси в годы Великой Отечественной войны, генерал-лейтенант (1943).
Родился на хуторе Шелковский Белореченского района Краснодарского края (Россия). Член КПСС с 1925 г. Окончил Московский институт инженеров железнодорожного транспорта (1932). В 1918 и 1932–36 гг. в Красной Армии. С 1919 г. рабочий на нефтепромыслах и железной дороге. С 1922 г. на комсомольской работе, с 1937 г. в аппарате ЦК ВКП(б): инструктор, заместитель заведующего отделом. В 1938–47 гг. первый секретарь ЦК КП(б)Б, в сентябре 1939 г. член военного совета Западного военного округа.
В годы Отечественной войны член военных советов Западного, Центрального, Брянского, 1-го Белорусского фронтов. В 1942–44 гг. начальник Центрального штаба партизанского движения при Ставке Верховного Главнокомандования. Предложил и разработал операцию "Рельсовая война" советских партизан в тылу врага и руководил её осуществлением. В послевоенное время был Председателем СНК БССР (с 1946 г. Совет Министров), секретарём ЦК ВКП(б), министром заготовок СССР, министром культуры СССР, 1-м секретарём ЦК КП Казахстана. С 1955 г. на дипломатической работе: Чрезвычайный и Полномочный Посол СССР в Польше, Индии, Непале (по совместительству), Нидерландах. В 1963–65 гг. представитель СССР при МАГАТЭ, в 1965–78 гг. на преподавательской работе в Академии общественных наук в Москве. Депутат Верховного Совета БССР в 1938–51 гг., Верховного Совета СССР в 1940–58 гг.
Награждён орденами: четырьмя Ленина, Октябрьской Революции, Суворова I степени, Отечественной войны I степени, "Знак Почёта".
Похоронен на Новодевичьем кладбище в Москве.
В годы Великой Отечественной войны его имя было присвоено 5 партизанским бригадам и 16 партизанским отрядам, действовавшим на оккупированной территории Беларуси.
Имя П.К. Пономаренко присвоено Гомельскому заводу пусковых двигателей; его именем названы улицы в городах Минск и Могилёв.