Родился 5 ноября 1918 года в селе Жирковка Полтавской губернии. Окончил рабфак и аэроклуб в Харькове, а в 1938 году — Чугуевское военное авиационное училище.

На фронте с октября 1942 года.

К июлю 1943 года провел 85 боевых вылетов, в 23 воздушных боях сбил 16 самолетов противника лично и 1 уничтожил в группе.

Так, 7 июля в районе Подолян уничтожил в одном бою 3 немецких истребителя.

Участвовал в освобождении Белоруссии и Польши, воевал в Германии.

К концу войны выполнил около 300 боевых вылетов, лично сбил в воздухе 28 и в группе — 1 самолет противника.

В 1951 году подполковник И. Романенко окончил Военно-воздушную академию.

Служил начальником высшего военного авиационного училища.

Ушел в отставку в 1974 году в звании генерал-майора.

Жил и работал в Краснодаре.

И. И. Романенко умер 8 июня 1978 года.

Герой Советского Союза (04.02.1944).

Награжден орденом Ленина, пятью орденами Красного Знамени, орденами Александра Невского, Отечественной войны 1-й степени, Красной Звезды, медалями.