Belenki wurde 1989 in Stuttgart mit dem Team der Sowjetunion Mannschaftsweltmeister. 1991 wurde er am Seitpferd in Indianapolis erstmals Weltmeister an einem Einzelgerät, sowie mit Russland erneut in der Mannschaftswertung. Bei den Olympischen Spielen 1992 in Barcelona gewann er mit der GUS-Mannschaft die Gold- und im Mehrkampf die Bronzemedaille. Nach seinem Nationalitätswechsel zu Deutschland wurde er bei den Olympischen Spielen 1996 in Atlanta Siebter mit dem Team und Sechster im Mehrkampf. Ein Jahr später wurde er in Lausanne erneut Weltmeister am Seitpferd, als zweiter Deutscher nach Michael Nikolay 1981. Ein Bizepssehnenriss kurz vor der als letzter internationaler Auftritt geplanten WM 2001 bedeutete das Karriereende.