Российский промышленнник и предприниматель, сахарозаводчик, покровитель искусств. Единственный сын сахарозаводчика И. Г. Харитоненко (1822—1889).
Начиная с молодых лет, отец привлёк Павла к управлению предприятием. П. И. Харитоненко унаследовал от отца крупнейшее в Российской империи объединение из семи сахарных и одного рафинадного заводов, с центральной конторой в Сумах — «Харитоненко и сын». Кроме производства свеклы и переработки её в сыр
ец и рафинад, наследство И. Г. Харитоненко также включало товарное лесное хозяйство в Сумской области.
П. И. Харитоненко модернизировал отцовское хозяйство и округлил его приобретением земель и производств в Качановке (Черниговщина). Несмотря на пожар 1907 года, уничтоживший Павловский рафинадный
завод в Сумах, к 1914 состояние Павла Харитоненко достигло 60 миллионов рублей, земельные владения — свыше 56 тысяч десятин (не считая арендованных). В Государственном банке у Харитоненко была крупнейшая кредитная линия в 9 миллионов рублей. Постоянный член объединений российских сахарозаводчиков,
заместитель председателя Общества сахаразаводчиков, в 1914 Харитоненко организовал создание национального рафинадного синдиката и был избран заместителем правления. Входил в капитал и в советы директоров многих предприятий, в том числе руководил Белгород-Сумской железной дорогой, Сумскими машиностро
ительными мастерскими и т. п.
П. И. Харитоненко был одним из наиболее известных меценатов Российской империи. Он собрал одну из крупнейших в России коллекций живописи, возглавлял московское отделение Российского музыкального общества, финансировал постройку в Киеве памятника Богдану Хмельницкому.
В Сумах он построил кадетский корпус ценой в полтора миллиона рублей, мост через реку Сумку, жертвовал учебным заведениям и церквам, оплачивал обучение студентов-украинцев в Московской консерватории. Был удостоен чина действительного статского советника и пожалования в потомственное дворянство, выб
рав девиз «Трудом возвеличиваюсь».
Жил преимущественно в Москве. В собственном московском доме Харитоненко на Софийской набережной, 14 (1891—1893, арх. В. Г. Залесский, интерьеры 1911, арх. Ф. О. Шехтель), в советское время расположилось посольство Великобритании (в настоящее время здание на реко
нструкции). Незадолго до смерти, в 1911—1913, П. И. Харитоненко отстроил заново отцовское имение в Натальевке (названной по имени его сестры) по проекту А. В. Щусева. Здесь, в Натальевке, он и умер, но согласно завещанию похоронен был в Сумах на кладбище при Петропавловском храме, рядом с отцом.