В Красной Армии с 1939 года. На фронте с октября 1941 года. Леонид Николаевич учувствовал в сражениях за Москву и Сталинград, в прорыве блокады Ленинграда. Четыре раз был тяжело ранен и контужен. Во время прорыва хваленой «Линии Маннергейма» на Карельском перешейке Пономаренко Л.Н. командовал штурмовой ротой усиления. В ожесточенных боях его рота за 11 дней прошла 140 километров и первой ворвалась в г. Выборг.

За доблесть и мужество, проявленное при выполнении задания командования, Л.Н. Пономаренко был 21 июня 1944 года удостоен звания Героя Советского Союза.

Награжден орденом Отечественной войны 1 и 2 степени, медалями.