พนมรุ้งเล็ก เคยชกมวยไทยสลับกับมวยสากลอาชีพ จนได้รับฉายาว่า "ยอดมวยสองแบบ" เป็นนักมวยค่าตัวเงินแสน ได้ค่าตัวสูงสุดถึง 2.5 แสนบาท และเป็นพี่ชายของเพชรพนมรุ้ง ส.ธรรมรังสี นักมวยไทยชื่อดังอีกคนหนึ่ง เคยคว้าแชมป์มวยรอบอิซูซุคัพ ครั้งที่ 13 เมื่อปี พ.ศ. 2546

พนมรุ้งเล็กชกมวยสากลครั้งแรกเมื่อวันที่ 27 สิงหาคม พ.ศ. 2547 โดยชกชนะคะแนน ร็อกกี้ ฟูเอนเตส นักมวยชาวฟิลิปปินส์ในการชกกำหนด 6 ยก ที่อำเภอขุขันธ์ จังหวัดศรีสะเกษ ร่วมรายการเดียวกับ ฟ้าเพชรน้อย ส.จิตรพัฒนา ชกป้องกันแชมป์โลกเยาวชนกับ อลองก์ ดีนอย นักมวยชาวฟิลิปปินส์

หลังจากชกชนะครั้งแรก ก็ได้ชิงแชมป์สภามวยแห่งเอเชีย (ABC) ในอีกสองเดือนต่อมา โดยชนะน็อค เด่นบูรพา อ.เอกรินทร์ นักมวยไทยด้วยกันเอง ในยกที่ 6 ทีโรงแรมอคาเดีย ฮิลตัน จังหวัดภูเก็ต

ต่อจากนั้นพนมรุ้งเล็กชกป้องกนัตำแหน่งแชมป์ ABC ไปเรื่อยๆ และเคยชิงแชมป์โลกเยาวชนของสภามาวยโลก และเคยชิงแชมป์อินเตอร์เนชั่นแนลมาครั้งหนึ่งหลังจากที่ชิงแชมป์ไม่สำเร็จเมื่อวันที่ 4 พฤษภาคม พ.ศ. 2553 ที่จังหวัดสุราษฎร์ธานี

พนมรุ้งเล็กชกทำอันดับเรื่อยๆ จนได้โอกาสชิงแชมป์โลกครั้งหนึ่งเมื่อวันที่ 7 เมษายน พ.ศ. 2556 ที่ประเทศญี่ปุ่น กับโกกิ คาเมดะ แชมป์โลกรุ่นแบนตั้มเวท สมาคมมวยโลก (WBA) ชาวญี่ปุ่น ในฐานะที่พนมรุ้งเล็กเป็นรองแชมป์โลกอันดับที่ 11 และเป็นแชมป์อินเตอร์เนชั่นแนลเข็มขัดเงิน สภามวยโลก (WBC) ในรุ่นฟลายเวท โดยที่การชกครั้งนี้ไม่มีการถ่ายทอดกลับมายังประเทศไทย

ปรากฏว่าพนมรุ้งเล็กเป็นฝ่ายแพ้คะแนนไปแบบไม่เป็นเอกฉันท์ โดยพนมรุ้งเล็กสามารถชกได้ดีในยกที่ 2, 5, 8, 9 และยก 11 ที่เกือบจะน็อกแชมป์โลกเจ้าถิ่นได้ ทำให้ในยก 12 ซึ่งเป็นยกสุดท้ายคาเมดะหันมาเดินวกชกไปรอบ ๆ เวที และหลบหนีไปเรื่อย ๆ ผลคะแนนออกมาว่า ดีเร็กซ์ มีแฮม กรรมการชาวออสเตรเลียให้พนมรุ้งเล็กชนะไป 116-113, รูเบน การ์เซีย กรรมการชาวอเมริกันให้พนมรุ้งเล็กแพ้ไป 115-113 และไมเคิล ลี กรรมการชาวเกาหลีใต้ ให้พนมรุ้งเล็กแพ้ไป 115-114 [1] ซึ่งในมุมมองของทางพนมรุ้งเล็กและผู้จัดการเห็นว่า ฝ่ายของตนถูกโกง[2] อีกทั้งสื่อมวลชนจากชาติที่เป็นกลางหรือแม้แต่ของญี่ปุ่นเองก็เห็นว่า คาเมดะชนะไปแบบไม่สมศักดิ์ศรี[3]

หลังจากพนมรุ้งเล็กชิงแชมป์โลกไม่สำเร็จ พนมรุ้งเล็กก็ยังคงชกทำอันดับเรื่อยๆ โดยครองแชมป์สมาคมมวยโลก เอเชีย (ดับเบิ้ลยูบีเอ เอเชีย) ใน รุ่นซูเปอร์ฟลายเวทเฉพาะกาลในปี พ.ศ. 2556 ก่อนจะมาครองแชมป์จริงในอีกหนึ่งปีต่อมา พนมรุ้งเล็กชกมาจนถึง พ.ศ. 2559 ก็สละแชมป์ไป