Павел Романенко окончил Московскую государственную консерваторию имени П. И. Чайковского и ассистентуру-стажировку МГК (класс профессора Юрия Башмета). Лауреат восьми международных конкурсов, в том числе конкурса Юрия Башмета Viola Masters (2018, II премия).

​

Выступал с Московским государственным академическим симфоническим оркестром под управлением Павла Когана, Государственным симфоническим оркестром «Новая Россия», Госоркестром Республики Беларусь, оркестром театра «Астана-опера», камерным ансамблем «Солисты Москвы» и другими коллективами. В 2022 году принимал участие в московском фестивале камерной музыки «Возвращение».

​

Играет в составе Квартета имени В. А. Берлинского. В 2021 году организовал Московский оркестр «Новая камерата».