Kariera kosmonauty i służba w Centrum Przygotowań Kosmonautów 1970 – 27 kwietnia został przyjęty do oddziału radzieckich kosmonautów. Razem z nim w grupie znalazło się jeszcze ośmiu innych pilotów wojskowych. 1972 – zakończył podstawowe przeszkolenie, po którym został skierowany do programu „Spiral”. Z końcem roku przeniesiono go do programu ASTP. 1973–1975 – w maju 1973 został dowódcą jednej z załóg dublerów przygotowywanych w ramach wspomnianego projektu. Inżynierem pokładowym w tej załodze był Aleksandr Iwanczenkow. Po raz pierwszy w historii radzieckich lotów załogowych zostały wówczas opublikowane składy wszystkich 4 załóg przygotowywanych do tej misji, w tym nazwiska kosmonautów, którzy jeszcze nigdy nie byli w kosmosie. W grudniu 1974 podczas startu Sojuza 16 dowodził drugą załogą dublerów. Również podczas startu do wspólnego radziecko-amerykańskiego lotu załogowego załoga Romanienki była jedną z załóg rezerwowych. Jesienią 1975 Romanienko i Iwanczenkow rozpoczęli przygotowania do lotu na pokład stacji kosmicznej Salut. 1977–1979 – w październiku 1977, podczas startu Sojuza 25 do pierwszej długotrwałej załogowej wyprawy, obaj byli w załodze rezerwowej. Kosmonautom z Sojuza 25 nie udało się prawidłowo połączyć ze stacją kosmiczną Salut 6 i musieli przedwcześnie powrócić na Ziemię.