W 1973 został wysłany do Francji i Hiszpanii na studia socjologiczne. Wcześniej praktykujący katolik, Polay zetknął się w czasie pobytu w Europie z ideami ateizmu i radykalnego marksizmu. Po powrocie do kraju zaczął działać w organizacjach trockistowskich oraz marksistowsko-leninowskich. Wstąpił w 1977 do Rewolucyjnego Ruchu Lewicy (hiszp. Movimiento de la Izquierda Revolucionaria, MIR). Po wyborze Alana Garcíi (którego osobiście poznał w czasie studiów w Europie) na prezydenta Peru w 1985, ogłosił, iż krajowi potrzebny jest rewolucyjny przewrót polityczny, a działalność centrolewicowej APRA przestała mieć znaczenie. Wcześniej, w 1982, brał kierowniczy udział w sformowaniu Ruchu Rewolucyjnego im. Tupaca Amaru. Od tego momentu zajmował się wyłącznie nielegalną działalnością partyzancką.
3 lutego 1989 został po raz pierwszy schwytany przez peruwiańską policję w Huancayo. Osadzony w więzieniu w Limie pod zarzutem działalności terrorystycznej, zbiegł z niego razem z 47 innymi więźniami. Pojmany po raz drugi trzy lata później, w Limie, został osadzony w Yanamayo-Puno. 3 kwietnia 1993 sąd wojskowyPeru guerrilla leader convicted. skazał go na dożywotnie więzienie.