Родился 16 июня 1845 года в Санкт-Петербурге. После окончания курса в 3-й Санкт-Петербургской гимназии с золотой медалью (1863) поступил на историко-филологический факультет Санкт-Петербургского университета, где он слушал лекции и занимался изучением древних языков.
В 1866 году за сочинение на тему: Римская жизнь по Ювеналу получил золотую медаль. Окончив университетский курс в мае 1867 года Помяловский был оставлен при университете, а в декабре того же года ему было поручено преподавание древних языков на двух младших курсах историко-филологического факультета.
В 1868 году он был приглашен для упражнения славянских стипендиатов Царства Польского в языках русском и обоих классических. В сентябре 1869 года удостоен степени магистра римской словесности, в октябре того же года избран советом в штатные доценты по этой кафедре. В том же году защитил магистерскую диссертацию «Марк Теренций Варрон Реатинский и Меннипова сатира» и поехал в заграничную командировку для изучения латинской эпиграфики. Результатом этого стала докторская диссертация Помяловского «Эпиграфические этюды»
После защиты был назначен профессором римской словесности в Санкт-Петербургском университете и Историко-филологическом институте. В этой должности он состоял до 1884 года когда был утвержден ординарным профессором по кафедре классической физиологии.
В 1873 году ему было поручено преподавание римской словесности в Императорском училище правоведения, в старших курсах. В этой должности он был до 1883 года. В сентябре 1873 года избран преподавателем в Императорском историко-филологическом факультете. В декабре того же года избран секретарем Императорского русского археологического общества и оставался в этом звании до 1885 года.
В январе 1874 года назначен постоянно присутствующим членом учебного комитета при Священном Синоде, а в 1884 году членом ученого комитета министерства народного просвещения. В 1887 году Помяловский назначен на должность декана историко-филологического факультета.
В 1890 году Помяловский избран членом-корреспондентом Императорской академии наук, состоял почетным членом Королевского Великобританского исторического общества, Константинопольского филологического силлога, Императорского русского археологического общества любителей древней письменности, нео-филологического сообщества при Санкт-Петербургском университете и Ростовского музея церковных древностей, действительным членом: общества классической филологии и педагогики, Императорского Московского археологического общества, церковно-археологического общества при Киевской духовной академии, Императорского православного Палестинского общества, Одесского общества истории и древностей, Американского философского общества, общества Нестора Летописца, Императорского общества любителей естествознания, антропологии и этнографии при Московском университете, ученых архивных комиссии: Рязанской, Тамбовской, Таврической; членом-корреспондентом германского археологического института, Американского общества древностей в Филадельфии, нумизматического и антикварного общества там же, Американского антропологического общества.
В 1891 году Помяловский был приглашен в комиссию по пересмотру учебных планов и программ преподавания в мужских гимназиях и за труды комиссии удостоился Высочайшего благоволения.
Похоронен на Смоленском православном кладбище.