Родился 1.8.1944 в пгт Колтубановский Бузулукского района Оренбургской области в семье служащего. Русский. Член КПСС с 1965. Окончил среднюю школу в 1961.

В Советской Армии с 1962. Окончил Черниговское высшее авиационное училище летчиков в 1966, служил летчиком-инструктором в ВВС.

С 1970 в отряде космонавтов.

Совершил 2 полета в космос в качестве командира экипажа.

10.12.77—16.3.78 на корабле «Союз-26» и орбитальном научно-исследовательском комплексе «Салют-6» — «Союз-27» — «Союз-28» — «Союз-26».

За успешное осуществление этого полета и проявленные при этом мужество и героизм 16.3.78 подполковнику Романенко присвоено звание Героя Советского Союза.

18.9.80 полковник Романенко возглавил полет международного экипажа на корабле «Союз-38» и орбитальном научно-исследовательском комплексе «Союз-37» — «Салют-6» — «Союз-38».

За успешное выполнение космического полета и проявленные при этом мужество и героизм 26.9.80 награжден второй медалью «Золотая Звезда».

Герой ЧССР, Герой Республики Куба.

Награжден 2 орденами Ленина, орденом Красной Звезды, медалями.

Бронзовый бюст установлен на родине.