Родился в Астане (Казахстан) в 1992 году. В 2016 году окончил Московскую государственную консерваторию имени П. И. Чайковского, в 2018 году — ассистентуру-стажировку МГК в классе Народного артиста СССР, профессора Юрия Башмета.

Лауреат восьми Международных конкурсов, в том числе и VIII Международного конкурса альтистов Юрия Башмета «Viola Masters».

В качестве солиста выступал с Московским государственным академическим симфоническим оркестром под управлением Павла Когана, Государственным симфоническим оркестром «Новая Россия» (художественный руководитель — Ю. Башмет), Государственным академическим симфоническим оркестром Республики Беларусь (художественный руководитель — А. Анисимов), оркестром Государственного театра оперы и балета «Астана-опера», камерным ансамблем «Солисты Москвы» (художественный руководитель — Ю. Башмет), Государственным камерным оркестром «Академия Солистов» (художественный руководитель — А. Мусаходжаева) и др.

Павел много времени уделяет камерной музыке. Он является резидентом фестиваля «Зимние Грёзы», и творческого объединения «Притяжение». Павел Романенко — альтист Квартета им. В. А. Берлинского. В 2021 году создал и возглавил Московский оркестр «Новая Камерата».