В марте 1942 года Афанасенко был призван на службу в Рабоче-крестьянскую Красную Армию. С августа того же года — на фронтах Великой Отечественной войны. К декабрю 1944 года гвардии ефрейтор Иван Афанасенко был сапёром 66-го гвардейского отдельного сапёрного батальона 59-й гвардейской стрелковой дивизии 46-й армии 2-го Украинского фронта.
Отличился в боях во время форсирования Дуная. В ночь с 4 на 5 декабря 1944 года Афанасенко первым из своего подразделения переправился через реку, и весь следующий день занимался перевозками боеприпасов сражающимся частям советских войск и раненых в тыл.
В 1944 году вступил в ВКП(б).
Указом Президиума Верховного Совета СССР от 24 марта 1945 года Иван Афанасенко был удостоен высокого звания Героя Советского Союза с вручением ордена Ленина и медали «Золотая Звезда».
В 1946 году в звании старшины Афанасенко был демобилизован. В 1947 году он окончил школу механизации, после чего работал бульдозеристом в Волгограде. Умер 11 сентября 1975 года.
Был также награждён орденами Отечественной войны 2-й степени и Красной Звезды, а также рядом медалей.