Chmielewski zadebiutował filmem "Ewa chce spać", który w 1958 roku wygrał festiwal w San Sebastian. Potem nakręcił m.in. "Gdzie jest generał", "Jak rozpętałem II wojnę światową", trzyczęściową komedię na podstawie powieści Kazimierza Sławińskiego, z niezapomnianą rolą Mariana Kociniaka, która należy do najchętniej oglądanych polskich filmów, czy "Nie lubię poniedziałku".
Z jego filmów dramatycznych najważniejszy jest kryminał "Wśród nocnej ciszy" z 1978 roku według Ladislava Fuksa i "Wierna rzeka" z 1983 roku, która ze względów cenzuralnych, swoją premierę miała dopiero 1987 roku.