Служил в Красной Армии с октября 1932г. Был уволен в запас.

В 1941г. призван по мобилизации из запаса.

С декабря 1941 начальник отделения строевого и кадров 215 отдельной разведывательной авиационной эскадрильи особого назначения (сформирована в сентябре 1941г., командир капитан Берман Семен Давидович, комиссар- старший политрук Артемьев Борис Павлович.

Эскадрилья вела разведку войск противника, наступающих на московском направлении. С декабря 1941г. базировалась на аэродроме Монино (Московская обл.).

26 апреля 1942г. эскадрилья обращена на формирование 4 дальнего разведывательного авиационного полка (командир- майор Берман Семен Давидович, военком- батальонный комиссар Артемьев Борис Павлович). 

Иван Дмитриевич находился на оперативном аэродроме, с которого 2-я авиаэскадрилья вела боевую работу на Юго-Западном и Донском фронте.

Был награжден медалью «За оборону Сталинграда».

В январе 1943г. командование полком принял подполковник Артемьев Борис Павлович.

В июне 1943г. полк был преобразован в 98 отдельный гвардейский разведывательный авиаполк. 

В декабре 1944г. гвардии старший лейтенант Хмелевский был представлен к ордену Красной Звезды, приказом от 08 апреля 1944г. награжден медалью «За боевые заслуги».

05 октября 1944г. командиром полка был назначен гвардии подполковник Звонцов Федор Федорович.

Приказом от 12 мая 1945г. гвардии старший лейтенант Хмелевский был награжден орденом Красной Звезды.

Награжден медалями «За взятие Берлина», «За освобождение Праги», «За победу над Германией в Великой Отечественной войне 1941-1945 гг.».

Уволен в запас 12 октября 1945г.

В честь 40-летия Победы награжден орденом Отечественной войны II степени.