Podczas walk wraz z dwoma innymi spadochroniarzami został odcięty od głównych sił. Podobno zorganizował odparcie ataków mudżahedinów, jednak dwóch spadochroniarzy zginęło. Nawet po otrzymaniu dwóch postrzałów i byciu śmiertelnie ranny, nadal miał strzelać do mudżahedinów z karabinu maszynowego i rzucać granatami. Po wyczerpaniu amunicji wziął swój ostatni granat i wyciągnął zawleczkę, a gdy mudżahedini zbliżyli się do niego po stwierdzeniu że zabrakło mu amunicji, wysadził się w powietrze razem z nimi. 28 kwietnia 1980 pośmiertnie otrzymał tytuł Bohatera Związku Radzieckiego i Order Lenina. Został pochowany na centralnym cmentarzu miejskim w Duszanbe, 4 maja 1991 jego szczątki przeniesiono na cmentarz w Penzie, dokąd przeprowadzili się jego rodzice.
Oficjalna wersja jego śmierci została zakwestionowana przez Siergieja Bojarkina, weterana 317 gwardyjskiego pułku powietrznodesantowego. Bojarkin stwierdził, że Mironienko wraz z innym żołnierzem, Wiktorem Zadwornowem, zostali zastrzeleni przez gefrajtera Nikołaja Siergiejewa po tym, gdy obaj opuścili główne siły, by splądrować pobliską wioskę. Siergiejew podobno miał pretensje do Mironienki.