В июне 1943 года назначен командиром 73-й морской стрелковой бригады, с которой участвовал в Мгинской наступательной операции. При этом в конце августа был обвинён в «беспечности и в бездеятельности при руководстве бригадой» и отстранён от должности, но через три месяца пребывания в распоряжении Военного совета Ленинградского фронта был даже повышен в должности.
В ноябре 1943 года принял командование 131-й стрелковой дивизией, которая перед этим была передана во 2-ю ударную армию генерала И. И. ФедюнинскогоЛенинградского фронта и производила передислокацию на Ораниенбаумский плацдарм. Во главе этой дивизии особенно отличился в операции «Январский гром» (в советский историографии Великой Отечественной войны известная также под наименованием «Красносельско-Ропшинская операция») — первом этапе Ленинградско-Новгородской стратегической операции. Перейдя в наступление 14 января 1944 года, 131-я стрелковая дивизия за четыре дня прорвала многоэшелонированную немецкую оборону (которая строилась на этом участке фронта с сентября 1941 года), глубоко охватила с фланга ропшинскую группировку противника и совместно с другими частями 2-й ударной армии19 января отличилась при взятии штурмом Ропши. Среди трофеев дивизии были несколько батарей тяжелой артиллерии, обстреливавших блокадный Ленинград.
Указом Президиума Верховного Совета СССР «О присвоении звания Героя Советского Союза офицерскому, сержантскому и рядовому составу Красной Армии» от 21 февраля 1944 года за «образцовое выполнение боевых заданий командования на фронте борьбы с немецкими захватчиками и проявленные при этом отвагу и геройство» удостоен звания Героя Советского Союза с вручением ордена Ленина и медали «Золотая Звезда»[1]. Его дивизия за эту операцию была награждена орденом Красного Знамени (23.03.1944) и получила почётное наименование «Ропшинская» (21.02.1944).
Василий Логвинович Романенко (1902—1943). Пропал без вести в звании старшего сержанта и должности командира взвода.
Пётр Логвинович Романенко (1905—1985) — генерал-лейтенант, похоронен на Кунцевском кладбище.
Николай Логвинович Романенко (1907—1943). Пропал без вести в звании батальонного комиссара и должности военкома 344-го горно-стрелкового полка.
Пётр Логвинович Романенко был женат. Жена — Романенко Мария Максимовна (умерла в 2003 году). Дети: Алина и Всеволод (умер). Внуки: Андрей, Константин (умер), Евгений и Юлия.
Герои Советского Союза: Краткий биографический словарь / Пред. ред. коллегии И. Н. Шкадов. — М.: Воениздат, 1988. — Т. 2 /Любов — Ящук/. — 863 с. — 100 000 экз. — ISBN 5-203-00536-2.
Коллектив авторов. Великая Отечественная: Комдивы. Военный биографический словарь. Командиры стрелковых, горнострелковых дивизий, крымских, полярных, петрозаводских дивизий, дивизий ребольского направления, истребительных дивизий. (Пивоваров – Яцун). — М.: Кучково поле, 2014. — Т. 5. — С. 204—205. — 1500 экз. — ISBN 978-5-9950-0457-8.
Буров А. В. Твои Герои, Ленинград. 2-е изд. — Л., 1970. — С.596.
Гриченко И. Т., Головин Н. М. Подвиг. 3-е изд. — Харьков, 1983. — С.405—408.
Их имена никогда не забудутся. Кн. 2. — Ставрополь, 1969. — С.91—92.
Бабенко Н. Два генерала и все, все, все... : [о нашем земляке, ветеране Великой Отечественной войны, известном военачальнике, генерал-полковнике Прокофии Романенко и его брате, генерале, Герое Советского Союза Петре Романенко] // Ставроп. правда. - 2007. -22 февр. - С. 3.
Басов А. В. В годы войны : статьи и очерки. - Москва : Наука, 1985. - С. 98-120.
Вторая ударная в битве за Ленинград : воспоминания / сост. В. А. Кузнецов. - Ленинград : Лениздат, 1983. - 376 с. : ил.
Герои битвы за Ленинград : [биогр. словарь : посвящается 65-летию Победы в Великой Отечественной войне] / Историко-культурный центр «Личность Петербурга» ; редкой.: В. Д. Доценко (пред.). - Санкт-Петербург : Аврора-Дизайн, 2010. - 486, [1] с. : ил. Из содерж.: Романенко Пётр Логвинович. - С. 354.
Госданкер В. В. Братья : [о династии Романенко, о Герое Советского Союза П. Л. Романенко] // Госданкер В. В. От прошлого нельзя отряхнуться. - Ставрополь, 2005. - С. 90-92 : фото.
Госданкер В. В. Военные династии : [Романенко; Гуровы; Бурмистровы] // Земля Ставропольская. - Москва, 2002. - С. 107-111 : фото.
Искры вечного огня : о событиях Великой Отечественной войны на Приморском (Ораниенбаумском) плацдарме, боевых делах и судьбах его защитников / авт.-сост. Олег Тарасов ; под общ. ред. О. А. Тарасова. - Сосновый бор : Петербургский модный базар, 2005. - 511, [ 1 ] с. : ил., карт., портр.
История городов и сёл Ставрополья : краткие очерки / гл. ред. В. А. Шаповалов. -2-е изд., испр. и доп. - Ставрополь : Изд-во СГУ, 2008. - 752 с.
Их имена никогда не забудутся. Ставропольцы - Герои Советского Союза. Кн. 2. -Ставрополь : Кн. изд-во, 1962. - 184 с. : ил. Из содерж. : Романенко Пётр Логвинович. - С. 91-92 : портр.
Кочура Д. В. Наши земляки - известные советские военачальники : [в т. ч. о П. Л. Романенко] // Южные рубежи России : материалы межрегион, научно-практ. конф. (Ставрополь, 17-19 сент. 2008 г.). - Ставрополь, 2009. - С. 30-45.
Ленинград в судьбе ставропольцев... : рассказы ветеранов на страницах газет : [публицистический сборник статей, рассказов, воспоминаний участников событий о Великой Отечественной войне 1941-1945 гг.] / сост. В. А. Павлов. - 2-е изд., доп. - Ставрополь : Агрус, 2010. - 128 с. : ил. - 65-летию Победы посвящается. Из содерж.: Малявко И. Защитники Невской твердыни : [Г. Литвинов, В. Поскряков, П. Романенко, В. Клоков]. - С. 108-111 : фото.
Малявко И. Защитники Невской твердыни : [Г. Литвинов, В. Поскряков, П. Романенко, B. Клоков] // Ставроп. правда. - 2004. - 27 янв. - С. 3.
Ораниенбаумский плацдарм : 75-летию Победы в Великой Отечественной войне посвящается / ред.-сост. В. М. Игнатенко; Муниципальное казённое учреждение муниципального образования города Ломоносов «Информационный центр. - Ломоносов : [б. и.] ; Воронеж : МИР, 2019. - 198, [1] с. : ил., портр., цв. ил., факс. - Библиогр.: с. 196-198 (42 назв.) и в подстроч. примеч.
Ораниенбаумский плацдарм : воспоминания участников обороны Ораниенбаумского плацдарма, 1941-1944 гг. / сост. и авт. предисл. К. К. Грищинский и Л. И. Лавров. - Ленинград : Лениздат, 1971. -463 с. : ил.; 16 л. ил.
Освобождение городов : справочник по освобождению городов в период Великой Отечественной войны, 1941-1945 / общ. ред. С. П. Иванов. - Москва : Воениздат, 1985. -598 с.
Полевая академия : история Высших офицерских орденов Ленина и Октябрьской революции, Краснознамённых курсов «Выстрел» им. Маршала Советского Союза Б. М. Шапошникова / Д. А. Драгунский, Н. И. Павленко, Г. Г. Сандалов. — Москва : Воениздат, 1983. - 287 с. ил. ; 25 л. ил.
Романенко В. Соревнование : [об участниках Великой Отечественной войны — Герое Советского Союза, генерал-лейтенанте в отставке П. Л. Романенко и майоре В. А. Янке-виче, уроженцах с. Благодатного Петровского р-на] // Ставроп. правда. - 1979. - 9 мая,- C. 3.
Романенко Л. В. Советские военачальники — братья Романенко // Историко-культурное наследие Ставрополья в патриотическом воспитании молодёжи : материалы краевой научно-практ. конф. (пос. Рыздвяный, Дворец культуры и спорта Ставроп. газопромыслового управления ООО «Кавказтрансгаз», 9 дек. 2005 г.). - Ставрополь, 2006. -С. 67-71.
Романенко Пётр Логвинович, генерал-лейтенант, командовал 131-й стрелковой дивизией на Ленинградском фронте, с. Благодатное Петровского р-на : фото] // Книга Памяти, 1941-1945: Ставропольский край : Солдаты Победы. - Ставрополь, 2008. - Т. 18. - С. 480.
Рябчиков С. Е. Романенко Пётр Логвинович : (1905-1985 гг.) : [Герой Советского Союза] // Генералы Ставрополья в годы Великой Отечественной войны : исторические очерки : сб. ст. / Региональное отд-ние в Ставропольском крас Российского военно-исторического общества ; гл. ред. Г. Н. Каменева. - Ставрополь, 2017-С. 119-129.
Синявинские операции 1941 // Великая Отечественная война, 1941-1945 : энциклопедия / под ред. М. М. Козлова. - Москва, 1985. - С. 652-653.
Созвездие славных : Герои Советского Союза Ставрополья и Карачаево-Черкесии (1938-1988 гг.) / сост.: О. П. Даусон, В. Г. Остапенко. - Ставроп. краев, тип., 1996. - 541 с. Из содерж. : Дороже хлеба была Победа : Романенко Пётр Логвинович. - С. 263-265 : портр.
Ставропольцы в Великой Отечественной войне : историко-публицистические очерки / ред. Д. В. Кочура. - Ставрополь : Изд-во Ставроп. фонда культуры, 1995. - 349 с. - (К 50-летию Победы в Великой Отечественной войне).
ФедюнинскийИ. И. Поднятые по тревоге. - Москва : Воениздат, 1961. - 340 с.
Шигин Г. А. Битва за Ленинград: крупные операции, «белые пятна», потери. -Санкт-Петербург : Полигон, 2004. - 320 с.
Энциклопедический словарь Ставропольского края / гл. ред. В. А. Шаповалов. -Ставрополь : Изд-во СГУ, 2006. - 457 с. Из содерж. : Романенко Пётр Логвинович. - С. 310.