Участник Советско-финляндской войны. Участвовал в бомбардировочных вылетах с 17 января по 12 марта 1940г.

Выполнил 78 боевых вылетов.

Указом Президиума ВС СССР от 07 апреля 1940г. младший лейтенант Беленко был награжден орденом Красного Знамени.

С 1942г. по июнь 1943г. воевал на Ленинградском и Волховском фронтах в составе 662 ночного бомбардировочного авиаполка (в декабре 1941г. полк из Алма-Аты прибыл на Волховский фронт. На вооружении имел самолеты У-2 (По-2). В начале августа 1942г. в полк прибыла эскадрилья истребителей И-16 и И-152, полк был переименован в 62 смешанный авиаполк).

К 1943г. начальник связи, он же- заместитель начальника штаба 662 смешанного армейского авиаполка.

Обеспечивал бесперебойную работу наземных и воздушных средств связи, использование таблицы кодов для скрытого управления войсками (СУВ).

Выполнил 28 боевых ночных вылетов на бомбардировку войск противника.

Приказом от 04 апреля 1943г. старший лейтенант Беленко был награжден медалью «За боевые заслуги».

В апреле 1943г. полк был расформирован.

В июле 1943г. Алексей Леонтьевич из штаба ВВС Красной Армии прибыл в 157 истребительный авиаполк.

Воевал на Центральном фронте.

На Белорусском фронте- в составе 92 истребительного авиаполка.

В ноябре 1944г. за долголетнюю и безупречную службу награжден второй медалью «За боевые заслуги».

К 1945г. начальник связи 511 отдельного разведывательного авиаполка (командир полка подполковник Берман Семен Давидович). Полк имел на вооружении самолеты Пе-2 и базировался на территории Венгрии.

Обеспечивал бесперебойную связь между подразделениями полка, с экипажами, выполнявшими разведывательные вылеты, с командованием 5 воздушной армии.

В качестве воздушного стрелка-радиста за годы войны выполнил 38 боевых вылетов.

Приказом от 16 июня 1945г. старший лейтенант Беленко был награжден орденом Красной Звезды. 

Награжден медалью «За победу над Германией в Великой Отечественной войне 1941-1945 гг.».

После войны полк передислоцировался в г.Первомайск (Одесская обл.).

Капитан Беленко был уволен в запас 09 августа 1946г.

В честь 40-летия Победы награжден орденом Отечественной войны I степени.