Павел Валентенко является воспитанником нижнекамского хоккея. В ходе своей карьеры он защищал цвета трех клубов КХЛ: "Динамо", "Нефтехимика" и "Авангарда", а также несколько сезонов отыграл за океаном в составе "Гамильтон Булдогс" и "Коннектикут Уэйл" (оба - АХЛ). В Чемпионате КХЛ 2012-2013 Валентенко провел 50 игр за "Авангард" с общим показателем полезности "+5".