Родился 12 мая 1971 г. в г. Норильске Красноярского края.
В 1993 г. окончил Норильский индустриальный институт (ныне Норильский государственный индустриальный институт) по специальности "экономика и управление в цветной металлургии".
С 1988 по 1990 г. работал аппаратчиком-гидрометаллургом первого разряда Надеждинского металлургического завода Норильского горно-металлургического комбината им. А. П. Завенягина.
В 1990-1991 гг. проходил стажировку в качестве техника-технолога и техника по труду, в 1991-1992 гг. работал экономистом и бухгалтером (в качестве стажера) Надеждинского металлургического завода. В 1992-1994 гг. был экономистом планово-экономического отдела, затем бухгалтерии бюро учета материалов и основных фондов завода.
С ноября 1994 г. по август 1996 г. - начальник отдела налогов финансового управления Норильского горно-металлургического комбината им. А. П. Завенягина.
В 1996-1997 гг. - главный бухгалтер закрытого акционерного общества "Полигон-Таймыр".
С 1997 г. - главный бухгалтер, с 1998 по 1999 г. - заместитель генерального директора по экономике и финансам АО "Норильский комбинат".
В 1999-2001 гг. - заместитель генерального директора по экономике и финансам ОАО "Норильская горная компания".
С декабря 1999 г. по февраль 2001 г. - заместитель генерального директора по экономике и правовым вопросам - главный бухгалтер ОАО "Горно-металлургическая компания "Норильский никель".
В 2001 г. был заместителем генерального директора - главным бухгалтером ОАО "ГМК "Норильский никель". С ноября 2001 г. по июль 2002 г. - заместитель генерального директора по экономике и финансам. В 2002-2004 гг. - первый заместитель директора - первый заместитель председателя правления заполярного филиала ОАО "ГМК "Норильский никель".
В 2004-2010 гг. - директор - председатель правления заполярного филиала ОАО "ГМК "Норильский никель". В составе филиала - Норильский горно-металлургический комбинат, несколько рудников, Норильская и Талнахская обогатительные фабрики, Надеждинский, никелевый и медный заводы, цех по производству платиновых концентратов, Дудинский морской порт и др.
С марта 2010 г. – заместитель, с декабря 2011 г. - и. о. первого заместителя, с февраля 2012 г. по сентябрь 2017 г. - первый заместитель губернатора Красноярского края. Одновременно в 2010-2011 гг. – вице-премьер, с 2012 г. - председатель краевого правительства. Пост главы региона в 2010-2014 гг. занимал Лев Кузнецов, в 2014-2017 гг. – Виктор Толоконский.
С 30 сентября 2017 г. Виктор Томенко являлся и. о. первого заместителя губернатора Красноярского края Александра Усса, исполнял обязанности председателя краевого правительства.
С 2018 г. руководит Алтайским краем.
30 мая 2018 г. президент РФ Владимир Путин назначил Виктора Томенко врио губернатора Алтайского края в связи с досрочной отставкой главы региона Александра Карлина.
9 сентября 2018 г. Виктор Томенко был избран губернатором Алтайского края. За него проголосовали 53,61% избирателей (баллотировался от "Единой России"). Второе место занял генеральный директор ООО "Сибкоминвест" Владимир Семенов от ЛДПР (16,20%). 17 сентября того же года состоялась инаугурация избранного губернатора.
10 сентября 2023 г. Виктор Томенко вновь победил на выборах губернатора Алтайского края с результатом 76,16% (был выдвинут "Единой Россией"). Его ближайший соперник, секретарь бюро совета краевого отделения партии "Справедливая Россия - Патриоты - За правду", депутат Алтайского заксобрания Евгения Боровикова (СРЗП), набрала 9,46%. 18 сентября того же года Виктор Томенко вступил в должность. Одновременно он возглавляет правительство региона.
Член партии "Единая Россия" (с декабря 2018 г.). Входит в состав президиума регионального политического совета отделения партии в Алтайском крае.
Член президиума Государственного совета РФ. Председатель комиссии Госсовета по направлению "Сельское хозяйство" (с декабря 2020 г.).
Награжден орденом Дружбы (2021).