Фамилия Хмеливский звучит как типичная польская или западнорусская фамилия, и её разбор стоит начать не с корня, а с суффикса. Окончание -ский (в мужском роде) в восточнославянских и польских фамилиях почти всегда указывает на происхождение от географического названия — села, усадьбы или местечка. Такую модель образования называют «топонимической»: человек получал фамилию по названию места, где жил или владел землей. В основе здесь — топоним Хмелив (или Хмелево, Хмельники), а суффикс -ск- превращает название в прилагательное: «из Хмелива».

Корень хмел- связан с растением хмель, широко распространенным в славянском мире. Села с названием Хмелев, Хмелив, Хмельник встречаются в Польше, на Украине, в Беларуси и в западных областях России. Например, в Польше есть деревня Хмелев (Chmielów), а на Украине — село Хмелив (в Сумской области). Житель такого села получал прозвище «Хмеливский», то есть «тот, кто из Хмелива». Позже это прозвище закрепилось как фамилия.

Есть и альтернативная версия, менее вероятная: фамилия могла произойти от прозвища Хмель, данного человеку, который занимался выращиванием хмеля или торговал им. Тогда суффикс -ивский (вариант -овский) указывал бы на принадлежность: «сын Хмеля». Однако для такой модели типичнее суффикс -ов или -ин (Хмелев, Хмельников), а -ский здесь выглядит вторичным, притянутым к уже существующему топониму. Поэтому версия с географическим названием убедительнее.

Фамилия Хмеливский — относительно редкая, в отличие от распространённых Хмелевского или Хмельницкого. По написанию её легко спутать с украинским вариантом Хмелівський, но в русской передаче мягкий знак исчезает. Носители фамилии встречаются в основном на западе России и в восточных регионах Украины, что совпадает с ареалом сел с корнем «хмел-». Сословная принадлежность могла быть разной: от крестьян, живших в Хмеливе, до мелкой шляхты, владевшей таким поместьем, но однозначных данных нет.