В 1987 избран сначала вторым, а затем и первым секретарем Виноградовского райкома ВЛКСМ.

В 1991 назначен заместителем председателя Виноградовского райисполкома. В этом же году был избрали первым секретарем Архангельского областного комитета ВЛКСМ.

С 1993 работал заведующим отделом молодежи, заместителем председателя комитета по делам молодежи, физической культуре и туризму, начальником отдела по делам молодежи администрации Архангельской области.

В 1996 назначен начальником управления региональной политики администрации Архангельской области, а в 1997 году возглавил аппарат полномочного представителя президента РФ в Архангельской области.

В 2000 году Виктора Николаевича назначили заместителем главы администрации Архангельской области — руководителем аппарата администрации области, а затем первым заместителем губернатора Поморья.

В апреле 2005 года Виктора Павленко назначен заместителем мэра — руководителем аппарата мэрии Архангельска. В 2005 назначен заместителем мэра Архангельска. На посту заместителя мэра запомнился своим выражением о партии «Единая Россия» — «Партия Реальных Джипов». За свои высказывания был исключен из партии, куда, впрочем, был вновь принят после ареста действующего градоначальника.

23 октября 2007 года стал исполняющим обязанности мэра Архангельска, поскольку мэр Донской был взят под стражу.

25 мая 2008 года на выборах мэра города по первоначальному решению городского избиркома проиграл выборы, после жалоб и пересчета голосов объявлен победителем.

4 марта 2012 года Виктор Павленко вновь избран населением города главой муниципального образования — мэром Архангельска. За него проголосовали 50,18 % избирателей.

Семья

Женат. Супруга — Галина Александровна (главный бухгалтер министерства финансов Архангельской области). В семье Павленко двое детей: Екатерина и Александр. Сын мэра сначала работал в администрации центрального архангельского Октябрьского округа на должности главного специалиста отдела ЖКХ и благоустройства. При этом зарплата у сына градоначальника за год составляла 1362699 рублей, тогда как остальные специалисты соответствующего уровня получали минимум в два раза меньше. Через год сын градоначальника стал начальником архитектурно-строительного отдела и занял должность заместитель начальника управления административно-технического контроля департамента градостроительства мэрии Архангельска.