Родился 12.06.1914 г. в с. Метлинцы Винницкой области Украины в крестьянской семье. Украинец. Член ВКП(б) с 1938 г. Образование среднее. Работал в г. Бершадь в районном отделении милиции. В 1939 г. призван в Красную Армию. Участник освободительного похода советских войск в Западную Украину и Западную Белоруссию 1939 г.
На фронтах Великой Отечественной войны с февраля 1942 г. Командир роты 134-го танкового полка (10-я гвардейская кавалерийская дивизия, 4-й гвардейский кавалерийский корпус, Закавказский фронт) старший лейтенант Николаенко П.И. отличился в оборонительных боях в районе г. Ростова-на-Дону 22-23 июля 1942 г. Его рота подбила и уничтожила 29 танков противника. С 12 по 22 декабря 1942 г. в районе хутора Нортон Курского района Ставропольского края в боях с превосходящим по силе противником Николаенко лично подбил 3 вражеских танка, уничтожил батарею шестиствольных миномётов, 4 орудия, 2 дзота. Погиб в бою 29 января 1943 г.
Из наградного листа:
«Во время боевых действий полка с численно превосходящими силами противника 12.12.42 г. умело руководил ротой. Настойчиво и смело отразил атаку 18 средних немецких танков и 2-х рот пехоты, чем спас положение 30 КД в районе Нортон на Моздокском направлении. Несмотря на то, что его танк был подбит, презирая смерть, подходил к каждому танку своей роты, указывая цели огневых точек. Из своего танка сам лично подбил 3 немецких танка, уничтожил батарею 6-ствольных минометов, сжег 2 автомашины, уничтожил 2 орудия ПТО и до роты гитлеровцев. Свой подбитый танк под ураганным огнем противника эвакуировал с поля боя.
22.12.42 г. при занятии Нортон подбил 2 ПТО, уничтожил 2 дзота и сдержал контратакующего противника. В боях за Ростов 24.06.42 г. за 2 дня боев тов. Николаенко подбил 29 немецких танков, проявив при этом геройство.
Достоин присвоения звания Героя Советского Союза».
Звание Героя Советского Союза Николаенко Петру Ивановичу присвоено 31 марта 1943 г. (посмертно). Награждён орденом Ленина, медалью.
Похоронен в с. Ново-Александровка Зерноградского района Ростовской области.
В с. Метлинцы Герою установлен памятник, в г. Бершадь его имя носит улица.