Юрий Викторович Романенко родился 1 августа 1944 года в селе Колтубановский, которое находится в Оренбургской области. В 1961 году он завершил среднее образование в Калининграде, после чего два месяца работал бетонщиком на заводе Калининграда, а с ноября 1961 года по июнь 1962 года – слесарем в военной части в том же городе. Юрию Романенко удается поступить в авиационное училище (ВВАУЛ) в городе Чернигов, которое он оканчивает в 1966 году. Завершив высшее образование, отправился на службу в роли летчика-инструктора.
27 апреля 1970 года Юрия Викторовича приняли в качестве слушателя-космонавта в группу космонавтов при Центре подготовки космонавтов. В 1971 году у будущего космонавта родился сын, космонавт во втором поколении – Роман Юрьевич Романенко. До 1972 года Юрий Романенко проходил общекосмическую подготовку. Также в 1972 году космонавт Юрий Викторович участвовал в программе «Спираль» и входил в состав группы космонавтов. Цель проекта состояла в запуске орбитального самолета-космоплана, однако позже программа была прекращена, а состав – расформирован. В 1972-1973 года готовился к участию в миссии по программе ЭПАС, то есть Экспериментальный полёт КК «Аполлон» – КК «Союз». Позже стал членом второго дублирующего экипажа, которым и остался до начала полета. Следующие два года космонавт Романенко готовился к космическим экспедициям на ОС «Салют-6».
10 декабря 1977 года командир корабля Юрий Романенко и бортовой инженер Георгий Гречко, в лице первой экспедиции на «Салют-6», отправились на орбиту Земли на корабле «Союз-26». Успешно пристыковавшись к кормовой части орбитальной станции, экипаж перешел на ее борт, где и пробыли последующие три месяца. Так как при стыковке корабля «Союз-25» с орбитальным комплексом возникли проблемы, и предыдущая космическая миссия была прервана, потенциальная первая экспедиция на станцию, инженеры предположили о наличии неполадок в переднем стыковочном узле «Салют-6». 16 марта 1978 года экипаж корабля успешно приземлился на спусковом аппарате вблизи Астаны.
Вторая космическая миссия космонавта Романенко началась 18 сентября 1980 года, однако продлился всего одну неделю. В экспедиции посещения на станцию «Салют-6» также впервые принял участие кубинский космонавт по имени Арнальдо Тамайо Мендес. 26 сентября 1980 года группа космонавтов успешно возвратилась на Землю.
В 1981 году он заочно завершает обучение в Военно-воздушной академии, поселок Монино Московской области.
Третий и последний космический полет Юрия Романенко состоялся 5 февраля 1987 года. Командир второй экспедиции на станцию «Мир», вместе с бортовым инженером А. Лавейкиным отправился на орбиту на «Союз ТМ-2». В период пребывания космонавтов на орбитальном комплексе произошел запуск модуля «Квант». Его задача состояла в проведение ряда астрофизических измерений, а также биологических исследований. 5 апреля, выполнив намеченную работу, модуль «Квант» начал сближаться со станицей. Однако внезапно система утратила контакт, и космонавты могли наблюдать, как модуль пролетел в десяти метрах от борта ОК «Мир». 9 апреля было решено выполнить вторую попытку стыковки «Квант» со станцией, в то время как модуль уже отдалился на расстояние в 400 км от «Мир». На этот раз Юрий Викторович находился на станции более 325 суток. 29-го декабря 1987-го года он успешно вернулся на Землю.
Дважды Герой СССР в 1988-м году освобожден от деятельности в отряде космонавтов по причине назначения Юрия Романенко начальником третьего управления в ЦПК им. Ю.А. Гагарина. На этой должности он работал до 1995 года, пока 2 октября не был уволен по причине достижения предельного возраста. После работал в строительной компании ЗАО «Стилтекс».
Примечательно, что Юрия Викторовича признали опытнейшим космонавтом, так как за три полета он провел более 430 суток в космосе.
Сын Юрия Романенко – Романенко Роман Юрьевич, также является космонавтом. Он – космонавт России №103 (495 в мире) совершил один полет продолжительностью 187 суток. И в продолжение работы отца, также вносит вклад в развитие науки в космической сфере России.