Юрий Витренко родился 17 сентября 1976 года в Украине. Сын Натальи Витренко, лидера Прогрессивной социалистической партии Украины, и отца, Юрия Витренко, заместителя Министра экономики. Первый диплом с отличием получил в Киевском национальном экономическом университете, затем завершил обучение в аспирантуре Института международных отношений.
После Киевского национального экономического университета в 1997 году Витренко начал свою карьеру в компании «ПрайсвотерхаусКуперс», где консультировал крупнейшие компании Украины по вопросам финансового управления. Параллельно занимался научной деятельностью, занимая должность младшего научного сотрудника в отделе стратегии международной интеграции Института экономического прогнозирования.
Работал в Национальной акционерной компании «Нафтогаз Украины» с 2002 года. С тех пор сотрудничает с этой компанией, занимая различные должности: помощника заместителя Председателя правления, руководителя подразделения корпоративных финансов, главного советника председателя правления, внештатного советника председателя правления.
В 2004 году Витренко завершил обучение по программе «MBA» международной бизнес-школы «INSEAD». После окончания бизнес-школы прошел практику в инвестиционном банке «Merrill Lynch» в городе Лондон, Великобритания.
Юрий Юрьевич в период с 2005 по 2006 года работал в инвестиционно-банковском подразделении лондонского отделения банка «Merrill Lynch». За это время принимал участие в ряде операций по слиянию и поглощению компаний на рынке Украины, России и Восточной Европы. Через два года стал одним из руководителей фонда частных инвестиций «Амстар Европа», входящий в международную группу фондов «Амстар» со штаб квартирой в США.
С 2008 по 2014 года выступал в качестве одного из организаторов реструктуризации международных долгов НАК «Нафтогаз Украины» путем обмена на выпущенные еврооблигации на должности внештатного советника председателя правления компании.
Занимает должность Генерального директора инвестиционной компании «ЭйВайЭй кэпитал», «AyA Capital». По совместительству, Юрий Юрьевич является Директором по развитию бизнеса НАК «Нафтогаз Украины».