Родился 3 ноября 1908 года в Архангельске в семье рабочего. В 1929 году окончил Архангельское мореходное училище. Плавал штурманом на судах торгового флота. 

В ВМФ с 1931 года. В 1935 году окончил учебный отряд подводного плавания. Служил на подводных лодках: Щ-118, Щ-131. С августа 1938 года по 29 июля 1939 года командир 33-го дивизиона подводных лодок 5 МБ Тихоокеанского флота.  29 июля по ноябрь 1939 года командир подводной лодки Щ-120 31-го дивизиона подводных лодок Тихоокеанского флота. С ноября 1939 года по 2 апреля 1940 года начальник 2-го отдела штаба 5 Базы подводных лодок Тихоокеанского флота. С 2 апреля 1940 года командир Петропавловской военно-морской базы.

Участник советско-японской войны 1945 года. Во время Курильской десантной операции капитан I ранга Д. Г. Пономарев в короткие сроки подготовил и в сложных погодных условиях осуществил переход морем, умело и мужественно руководил боевыми кораблями, произвел высадку десанта на сильно укрепленные противником острова Шумшу и Парамушир, организовал подавление вражеских опорных пунктов и огневых точек 

Зрелое командное мастерство капитана II ранга Пономарева Дмитрия Григорьевича способствовало боевому успеху проведенной операции. Военный совет Тихоокеанского флота высоко оценил заслуги командира Петропавловского военно-морского гарнизона.

14 сентября 1945 года за умелое и мужественное поведение в бою и руководство кораблями при осуществлении десантной операции на Курильских островах присвоено звание Героя Советского Союза.