Родилась 27 апреля 1929 г. в пос. Смычка (Свердловская обл.) в семье Аполлона Васильевича и Анны Федоровны Пономаревых. Родители познакомились, отбывая ссылку - отец как сын священнослужителя, мать - как дочь кулака. В 1936 г., после освобождения родителей, семья переехала в Ессентуки (Ставропольский край).
В 1948 г. в продовольственный магазин, где она работала, пришла разнарядка для участия в спартакиаде Промкооперации. Заняв в комсомольском кроссе третье место, была зачислена в спортивное общество "Спартак" (Ставрополь), в котором начала профессионально заниматься легкой атлетикой, сосредоточившись на беговых дисциплинах. Тогда же поступила в Ставропольский педагогический институт на факультет физического воспитания. Через год перешла в московскую легкоатлетическую команду Вооруженных Сил, где сменила специализацию, став метательницей диска. Продолжала образование, переведясь в Московский областной педагогический институт (МОПИ, ныне - Московский государственный областной университет). Окончила его в 1955 г.
В 1951-1956, 1958-1959 гг. становилась чемпионкой СССР в метании диска. Тренировалась под руководством Дмитрия Маркова.
20 июля 1952 г., на второй день XV летних Олимпийских игр в Хельсинки (Финляндия), первенствовала в соревнованиях метательниц диска (51,42 м - олимпийский рекорд) и стала первым олимпийским чемпионом в истории советского спорта. Игры в Хельсинки стали первой Олимпиадой, в которой приняли участие спортсмены из СССР.
9 августа 1952 г. на соревнованиях в Одессе (Украинская ССР, ныне Украина) установила мировой рекорд - 53,61 м.
В 1954 г. в Берне (Швейцария) выиграла первенство Европы.
В 1956 г. на XVI летних Олимпийских играх в Мельбурне (Австралия) завоевала бронзовую медаль.
В 1960 г. на XVII летних Олимпийских играх в Риме (Италия) выиграла соревнования метательниц диска с олимпийским рекордом 55,10 м.
В 1966 г. завершила спортивную карьеру и приступила к тренерской деятельности. Работала в Киеве (Украинская ССР, ныне Украина) в школе олимпийского резерва.
В 1991 г. в Турку (Финляндия) стала победительницей чемпионата мира среди ветеранов, в 1994 г. в Брисбене (Австралия) - чемпионкой Всемирных игр ветеранов спорта.
В 1998 г. вернулась в Россию.
Скончалась 19 августа 2016 г. в Москве на 88-м году жизни. Похоронена 22 августа 2016 г. на Хованском кладбище Москвы.
Заслуженный мастер спорта СССР (1952). Была награждена орденами Трудового Красного Знамени (1957) и "Знак Почета" (1960), а также почетным знаком "За заслуги в развитии олимпийского движения России" (1997).
Являлась автором книги "Мой спортивный путь" (1963).
Была дважды замужем. Первый супруг - метатель молота Алексей Ромашков. Второй муж - врач Владимир Гарин. От второго брака - сын Александр, мастер спорта международного класса по фехтованию.