Der religiöse Sozialist wurde 1933 im Alter von 29 Jahren Seelsorger in Berlin-Tegel. Anfangs hatte er vor allem mit frisch inhaftierten Sozialisten und Kommunisten zu tun, für die er in Absprache mit der Gefängnisleitung einen „Religionsunterricht für Dissidenten“ einführte, in dem er „soziologische und allgemein menschliche Fragen“ erörterte. Mit Kriegsbeginn häuften sich die Todesstrafen; bis Kriegsende begleitete Poelchau etwa 1.000 Men­schen zur Hinrichtung, überwiegend politische Ge­fangene. Er begleitete und schmuggelte Briefe von Menschen aus dem Umfeld der ­sogenannten Roten Kapelle wie Arvid Harnack und dem des Kreisauer Kreises wie Moltke oder Gersten­maier. Gut gefielen ihm die Gedichte ­eines ­inhaftierten Kollegen namens Dietrich Bon­hoeffer, die er als erster im Gefängnis verteilte.