W latach 1999–2001 doradca wojewody mazowieckiego.
W 2001 kandydował do Sejmu z listy Prawa i Sprawiedliwości. Tuż przed wyborami (już po rejestracji list) partia wycofała poparcie dla niego z uwagi na niekonsultowanie swojej kampanii wyborczej. Paweł Poncyljusz uzyskał mandat, zostając posłem niezrzeszonym, jednak już w styczniu 2002 przystąpił do klubu parlamentarnego PiS. Brał udział jako obserwator międzynarodowy w wyborach prezydenckich na Ukrainie (2004) i w Kazachstanie (2005) oraz w wyborach parlamentarnych w Kirgistanie (2005) i w Mołdawii (2005). Bezskutecznie kandydował w wyborach do Parlamentu Europejskiego w 2004 w okręgu lubelskim.
W 2005 z powodzeniem ubiegał się natomiast o poselską reelekcję. W Sejmie V kadencji był zastępcą przewodniczącego Komisji Skarbu Państwa (od 2005 do 2006). W rządach Kazimierza Marcinkiewicza i Jarosława Kaczyńskiego od 7 marca 2006 do 23 listopada 2007 pełnił funkcję sekretarza stanu w Ministerstwie Gospodarki. W wyborach parlamentarnych w 2007 po raz trzeci został wybrany na posła, otrzymując w okręgu warszawskim 4647 głosów. Bez powodzenia kandydował w 2009 do PE w okręgu warszawskim, uzyskując 20 667 głosów.