Michel Vialay est adjoint au maire de Mantes-la-Jolie, chargé des sports, entre 1995 et 2005. Il devient maire de Mantes-la-Jolie en 2005, à la suite de la démission de Pierre Bédier, touché par la règle du cumul des mandats.
Il se présente à l'élection municipale de à la tête de la liste « Ensemble pour Mantes-la-Jolie». Le 9 mars 2008, sa liste remporte l'élection au premier tour avec 51,78% des suffrages.
À la suite de la condamnation de Pierre Bédier à une peine d'inéligibilité, Michel Vialay et sa suppléante Pascale Bédier se présentent à l'élection cantonale partielle du canton de Mantes-la-Jolie, organisée les 21 et .
Au 1ertour, Michel Vialay arrive en tête avec 53,07% des voix, mais la faible participation (29,36%) oblige à un second tour, où il affronte Guillaume Quévarec. Le , Michel Vialay est élu conseiller général des Yvelines en remportant 59,27% des suffrages. Le , Michel Vialay démissionne de son siège à l'assemblée départementale ouvrant ainsi la voie à une possible candidature de Pierre Bédier, de nouveau éligible à la suite d'une condamnation, à l'élection cantonale partielle qui se déroulera le et le [1].
Il se présente aux élections législatives de 2017 sur la huitième circonscription des Yvelines. Après avoir été devancé, au 1er tour, par la candidate de LREM, il parvient à renverser la tendance. Il est élu député à l'issue du second tour et devient alors le seul député Les Républicains sur le département — les autres circonscriptions ayant toutes été remportées par des candidats issus de la majorité présidentielle LREM/MoDem. D'après le magazine Marianne, ce renversement de tendance est notamment dû à la mobilisation en sa faveur par Pierre Bédier, le président du conseil départemental, des responsables musulmans intégristes, desquels il se serait rapproché à des fins électorales[2].
Accusé de détournement de fonds publics, Michel Vialay est jugé en à Versailles. Il lui est reproché de s’être « indûment » fait rembourser des frais et des cadeaux entre 2014 et 2017. Il conteste avoir commis une faute[4]. Le , il est condamné à 20 000 euros d’amende pour des détournements de fonds publics entre et [5].
