В 1936г.- красноармеец отдельной танковой роты 3 Крымской стрелковой дивизии. В 1937г. назначен командиром отделения. В 1938г.- старшим механиком-водителем.

С ноября 1938г. в составе 3 отдельного танкового батальона 23 танковой бригады. 

Присвоено звание младший лейтенант.

В 1940г. присвоено звание лейтенант.

16 апреля 1941г. назначен помощником командира роты 203 отдельного строительного батальона.

10 июня 1941г.- командиром взвода 119 танкового полка 59 отдельной танковой дивизии (воинская часть 6007). Станция Завитая, Амурская железная дорога. 14 июля 1941г. дивизия прибыла на Белорусский вокзал (г.Москва), своим ходом передислоцировалась в район станции Кубинка. Из состава дивизии были сформированы 108 и 109 отдельные танковые дивизии.

Павел Иванович был назначен командиром роты малых танков (Т-60) 216 танкового полка дивизии.

С 20 августа 1941г. дивизия в составе Брянского фронта. С 30 августа вела бои в районе г.Трубчевск с мотомехчастями Гудериана. В октябре вела бои под г.Брянск, отходила в направлении г.Тула. Участвовала в обороне города.

В декабре переименована в 108 танковую бригаду.

08 января 1942г. Павлу Ивановичу было присвоено звание старший лейтенант. Назначен командиром роты малых танков 257 танкового батальона бригады.

В апреле 1942г. бригада вела бои за овладение Варшавским шоссе в районе Фомино 1-е и 2-е.

В июле 1942г. вела бои за Шахово, Павлово и Азарово (Орловская обл.).

12 июля в 06-00 бригада перешла в наступление на с.Шахово. В первом эшелоне шли танки КВ. Несмотря на проделанные в минных полях проходах, 4 танка подорвались на минах (саперы извлекли мины в металлических корпусах, а мины в деревянных корпусах остались на поле). Танки второго эшелона- Т-34, считая, что первый эшелон ведет огневой бой, выдвинулись на поддержку, 7 танков подорвались на минах. Танки вели огонь с места. Под их прикрытием, 3 танка Т-60 обходным маневром преодолели минное поле (9 танков подорвались на минах) и ворвались в с.Шахово. В 19-50 село было очищено от противника.

Старший лейтенант Пенежко, в ходе боя, получив ранение при подрыве его танка, установил связь с командиром стрелковой роты, провел разведку минного поля, сумев переправить взвод танков к с.Шахово. 

16 июля 1942г. командир батальона майор Макаркин Михаил Васильевич представил Павла Ивановича к ордену Красной Звезды. Приказом от 31 августа был награжден медалью «За отвагу».

Награждение состоялось 15 сентября 1942г. 

25 августа 1942г. Павлу Ивановичу было присвоено звание капитан.

02 января 1943г. капитан Пенежко назначен заместителем командира 63 танкового батальона бригады.

19 января 1943г. назначен командиром 257 танкового батальона.

В феврале 1943г. бригада вошла в состав 9 танкового корпуса.

На 01 апреля 1943г. состав 257 танкового батальона- 21 танк Т-60. 11 апреля получены 10 танков Т-34.

03 июня 1943г. Павлу Ивановичу было присвоено звание майор.

С 15 по 18 июля бригада вела бои в районе станции Малоархангельск (Орловская обл.)

В ночь с 15 на 16 июля, батальон с боем прошел совхоз Поныровский и вышел к южным скатам высот 253,6 и 251,9. И занял оборону, отбивая контратаки противника. В бою батальон уничтожил 14 танков, из них один «Тигр».

17 июля в бою за д.Бузулук батальон уничтожил 5 танков и 5 орудий противника. Осколком мины был ранен в голову майор Пенежко. 20 июля командир бригады полковник Либерман Роман Александрович представил Павла Ивановича к ордену Красное Знамя, приказ о награждении от 12 августа 1943г.

20 июля 1943г. Павел Иванович был переведен в хирургический полевой подвижный госпиталь ХППГ 133. Скончался 11 августа 1943г. Похоронен в с.Нижний Даймен, Золотухинский р-н, Курская обл.