Пётр Логвинович родился 11 июня 1905 года в в селе Хустянка (ныне Сумская область Украины) семье крестьянина.

Родители — Логвин Гаврилович и Домна Васильевна Романенко Всего было 5 братьев Романенко и одна сестра.

• Порфирий Логвинович Романенко 1887? — 1963 участник гражданской войны, рядовой 1-й Конной Армии, в Великой Отечественной не участвовал, похоронен на Долгопрудненском кладбище
• Прокофий Логвинович Романенко 1897—1949 генерал-полковник, похоронен на Новодевичьем кладбище
• Василий Логвинович Романенко 1902—1943 пропал без вести в звании старшего сержанта и должности командир взвода.
• Романенко, Пётр Логвинович 1905—1985 генерал-лейтенант, похоронен на Кунцевском кладбище. Жена: Романенко Мария Максимовна (умерла в 2003). Дети: Алина и Всеволод (умер). Внуки: Андрей, Константин (умер), Евгений и Юлия.
• Николай Логвинович Романенко 1907—1943 пропал без вести в звании батальонного комиссара и должности военкома 344-го горно-стрелкового полка.

С 1913 проживал в Ставропольском крае, в селе Благодатное. В 1927 в рядах Красной Армии, с 1928 член ВКП(б), через год оканчиваетОрджоникидзевское военное пехотное училище, до 1939 — в пограничных войсках. В 1941 окончил Военную академию имени Фрунзе.

С июля 1941 Романенко сражался на Ленинградском фронте, начал войну начальником разведки 128-й СД, затем командир батальона, полка, начальник штаба и заместитель командира дивизии. Участвовал в оборонительных боях в районе Мги, Синявино, на южном берегу Ладоги. После прорыва блокады назначен командиром 73-й морской стрелковой бригады.

В ноябре 1943, будучи в звании полковника, принимает командование 131-й стрелковой дивизией в процессе её передислокации наораниенбаумский плацдарм. С 14 января 131-я стрелковая дивизия под командованием Романенко в составе 2-й ударной армииФедюнинского участвует в операции «Январский гром», и 19 января отличается при взятии Ропши. За успешное взятие Ропши Пётр Логвинович Романенко удостоен звания Героя Советского Союза и медали Золотая Звезда (№ 3133), а его дивизия награжденаорденом Красного Знамени и получила почётное наименование «Ропшинская».

После Красносельско-Ропшинской операции участвует в освобождении Нарвы (освобождена 26 июля 1944[1]) и заканчивает боевой путь на островах Эстонской ССР.

После войны продолжает армейскую службу и в 1948 заканчивает Военную академию имени М. В. Фрунзе. Работал заместитель начальника высших офицерских курсов«Выстрел». В 1961 в звании генерал-лейтенанта уходит в запас.

Скончался в Москве в 1985, похоронен на Кунцевском кладбище.

Именем Романенко названа одна из улиц в Ропше, он также является почётным гражданином города Нарва.