W czasie wojny obronnej Polski w 1939 r. jego prośby o przydział bojowy zostały odrzucone. Ostatecznie otrzymał nadzór nad ewakuacją polskiego złota i 18 września przekroczył granicę Polski. Przez Rumunię przedostał się do Francji, gdzie ponownie bezskutecznie prosił o przydział bojowy. Pozostawał w konflikcie z Wodzem Naczelnym gen. W. Sikorskim. Rozgoryczony, rozpowszechniał wśród lotników napisany przez siebie „Memoriał paryski”. Treść memoriału i odmowa wyjazdu do obozu w Cerizay spowodowały, że gen. Rayski został oddany pod sąd wojenny i skazany na 10 miesięcy więzienia, jednak wyrok nie został wykonany. Zgłosił się jako ochotnik na wojnę sowiecko-fińską, lecz ta się kończyła. Powrócił do Paryża, pod który podchodziły już wojska niemieckie. Chcąc walczyć z Niemcami zaciągnął się najpierw do Legii Cudzoziemskiej. Po upadku Francji odpłynął do Anglii i został umieszczony w obozie Rothesay w Szkocji. W 1941 r. zwolniony po interwencji władz brytyjskich; został przyjęty do Royal Air Force i przydzielony do brytyjskiej jednostki rozprowadzania samolotów.