Родился 15 июня 1923 года на хуторе Киевском Красногвардейского района. Окончил 8 классов, работал в колхозе. В Советской Армии с марта 1942 года. В 1943 году окончил Московское воздушно-десантное училище.
В Великой Отечественной войне с июля 1943 года. Воевал командиром стрелкового взвода на Западном, 3-м Украинском и 1-м Белорусском фронтах. Гвардии младший лейтенант К. П. Василенко 1 августа 1944 года со взводом первым преодолел реку Висла в районе города Магнушев (Польша). Бойцы его взвода героически сражались на захваченной позиции, удерживая ее до прихода подкрепления. Звание Героя Советского Союза присвоено 24 марта 1945 года. Награжден орденом Ленина, двумя орденами Отечественной войны 1-й степени, медалями.
После войны служил в органах МВД города Москвы. С 1975 года подполковник К. П. Василенко – в запасе. Умер 2 ноября 2001 года. Похоронен в Москве на Троекуровском кладбище.