Był starszym oficerem operacyjnym w 6. Brygadzie Powietrzno-Desantowej w Krakowie. Dowodził 6. batalionem desantowo-szturmowym w Niepołomicach i 18. batalionem desantowo-szturmowym z Bielska-Białej, który w ramach sił KFOR pełnił służbę w Kosowie.

W 2000 roku został szefem elitarnej jednostki wojskowej GROM. W 2004 roku złożył dymisję , bo jak twierdził, jego pomysły nie były akceptowane przez jego przełożonych. Ówczesny szef MON Jerzy Szmajdziński choć "z żalem" - jak podkreślał - uszanował jego decyzję. "Blokowanie mojego udziału w procesie decyzyjnym związanym z rozwojem GROM pozbawiło mnie faktycznej władzy i kontroli nad jednostką - nie pozbawiło mnie jedynie odpowiedzialności" - mówił Polko.

Był potem doradcą ds. bezpieczeństwa prezydenta Warszawy Lecha Kaczyńskiego, a w telewizji Polsat prowadził reality-show "Nieustraszeni".

Po wyborach parlamentarnych w 2005 r. minister spraw wewnętrznych i administracji Ludwik Dorn powołał go na stanowisko swego doradcy ds. zwalczania terroryzmu. W lutym 2006 roku powrócił na krótko na stanowisko szefa GROM-u. W marcu tego samego roku prezydent Lech Kaczyński mianował go generałem brygady.
7 września 2006 roku został zastępcą szefa Biura Bezpieczeństwa Narodowego. 25 lipca 2008 r. prezydent Lech Kaczyński przyjął jego rezygnację z tego stanowiska po medialnych doniesieniach m.in. o tym, że Polko poprowadził płatny wykład dla bankowców, a także wystąpił w telewizyjnym reality show. Zgodnie z ustawą o służbie wojskowej żołnierzy zawodowych, nie wolno im podejmować pracy zarobkowej bez zgody przełożonego.

1 listopada gen. Roman Polko został przeniesiony do rezerwy kadrowej ministra obrony narodowej. 5 listopada zapowiedział jednak, że definitywnie odchodzi z wojska, ponieważ nie satysfakcjonuje go zajęcie, które mu zaproponowano.

Ukończył Wyższą Szkołę Zmechanizowaną we Wrocławiu i Akademię Obrony Narodowej. Szkolił się również na kursie dla komandosów amerykańskich (rangersów).

W 2003 roku ukończył Podyplomowe Studia Strategiczno-Obronne w Akademii Obrony Narodowej. 28 kwietnia 2008 r. uzyskał stopień naukowy doktora nauk wojskowych w specjalności kierowania organizacją.