Après une enfance passée au Maroc et aux États-Unis où son père était diplomate, il intègre l'Institut supérieur de gestion à Paris[2]. Il commence sa carrière comme cadre dirigeant pour le groupe Thomson, société d'électronique spécialisée dans l'aérospatiale, la défense et les technologies de l'information, qu'il représente notamment pendant trois ans en Arabie saoudite.
Il a été directeur de l'unité ELIS (prestation de service de location de linge) de Saint-Ouen-l'Aumône.
Il entame une carrière politique en 1995 comme conseiller municipal de L'Isle-Adam dans le Val-d'Oise, ville dont son père est le maire. Il devient premier adjoint.
En 1999, Michel Poniatowski démissionne en cours de mandat et son fils lui succède comme maire de cette ville.
Candidat à sa réélection lors des élections législatives du 10 et 17 juin 2007, il obtient lors du premier tour 45,42 % des voix face au candidat socialiste Dominique Lefebvre (28,04 % des suffrages) et est réélu au second tour avec 53,08 % de voix
↑Marie Persidat, « L’Isle-Adam : le maire Axel Poniatowski tire sa révérence : Maire depuis 1999, Axel Poniatowski démissionne. Son successeur sera élu par le conseil municipal le 30 septembre. Son fils Sébastien pourrait être candidat », Le Parisien, édition du Val-d'Oise, (lire en ligne, consulté le ).
↑Romain Dameron, « Poniatowski cède la place à Guichard : Les élus de la communauté de communes de la vallée de l'Oise et des Trois Forêts ont élu le maire de Parmain à la présidence. Il succède à son homologue adamois », La gazette du Val-d'Oise, (lire en ligne)« Après onze années passées à la tête de la communauté de communes de la vallée de l’Oise et des Trois Forêts (CCVO3F), Axel Poniatowski, député-maire (UMP) de L’Isle-Adam, a cédé son fauteuil de président à son voisin Roland Guichard ».