Po powrocie do Polski służył w lotnictwie polskim podczas wojny polsko-bolszewickiej, pozostając dowódcą 10 eskadry wywiadowczej, sformowanej z eskadry 4 Dywizji Strzelców. Na krótko w październiku 1919 dowodził 7 eskadrą lotniczą, grupującą ochotników amerykańskich, po czym latał w tej eskadrze jako pilot. Został następnie pierwszym komendantem Wyższej Szkoły Pilotów na poznańskiej Ławicy. Pod koniec kwietnia 1920 objął dowodzenie nowo powstałej 21 eskadry niszczycielskiej – jedynej polskiej jednostki typowo bombowej tego okresu. Od maja 1920 eskadra ta brała udział w ofensywie kijowskiej, a następnie walkach odwrotowych, przy czym Rayski aktywnie latał w niej bojowo do 29 lipca 1920. W sierpniu 1920 został odkomenderowany do Włoch w celu sprowadzenia wzorcowych egzemplarzy nowych samolotów. W drodze powrotnej dokonał (wespół z późniejszym dyrektorem PZL inż. Witoldem Rumbowiczem) udanego przelotu samolotem Ansaldo A-300 z Włoch do Polski, z przekroczeniem łańcucha Alp – był to pierwszy rajd lotniczy w niepodległej Polsce. W październiku, do zakończenia działań bojowych, ponownie dowodził na froncie 21 eskadrą niszczycielską. Według niektórych dokumentów, miał wówczas stopień majora.