Фамилия Хмелева образована от мирского имени или прозвища Хмель. В старину на Руси до широкого распространения христианских имен было принято давать детям имена от названий животных и растений. Такая традиция встречалась реже, чем имена от животных, но все же существовала. Родители, называя ребенка Хмелем, надеялись, что природа примет его как своего и передаст ему полезные качества этого растения.

Впрочем, есть и более приземленная версия происхождения прозвища. Скорее всего, Хмелем называли любителя хмельных напитков или человека, который варил и продавал их. Эта версия выглядит правдоподобнее, поскольку в народе прозвища часто давали по поведению или роду занятий.

Одно из ранних упоминаний однокоренного прозвища встречается в «Ономастиконе» С.Б. Веселовского: там записан Хмель Семен Андреевич Суслов Приклонский, 1592 год. Это подтверждает, что прозвище бытовало в конце XVI века.

Фамилия Хмелева имеет и дворянскую ветвь. Известен род Хмелевых, записанный в VI часть родословной книги Псковской губернии, восходящий к началу XVII века. Герб этого рода внесен в V часть Гербовника. Таким образом, потомки человека по имени или прозвищу Хмель со временем получили фамилию Хмелева, и она закрепилась как в дворянской среде, так и среди простых людей.