Фамилия Хмеляров образована от прозвища или мирского имени Хмеляр. Основа здесь — «хмель», а суффикс «-яр» указывает на человека по роду занятий, что встречается в русских фамилиях реже, чем стандартные «-ов» или «-ин». В восточнославянских говорах «хмеляр» — это тот, кто выращивает хмель, занимается хмелеводством или торгует им. Такое занятие было распространено в регионах с подходящим климатом: на Украине, в Белоруссии, а также в центральных и южных губерниях России, где хмель использовали для пивоварения и домашнего квасоварения.

Модель образования фамилии — патронимическая или вотчинная: Хмеляр → Хмеляров, то есть «сын Хмеляра» или «принадлежащий Хмеляру». Суффикс «-ов» стандартно присоединялся к основам на твердый согласный. Если бы прозвище звучало как Хмелярь (с мягким знаком), фамилия могла бы стать Хмелярев, но в данном случае закрепился именно вариант с «-ов», что говорит о давнем бытовании формы Хмеляр.

В отличие от более распространённых фамилий Хмелёв, Хмельницкий или Хмель, вариант Хмеляров встречается заметно реже. Это не случайность: суффикс «-яр» в русских фамилиях типичен для прозвищ, связанных с ремеслом или действием (сравните: Кобзар, Пахарь, Токарь). Однако в фамилиях он часто переходил в «-яров» через притяжательный суффикс. Таким образом, Хмеляров стоит в одном ряду с такими редкими образованиями, как Свинаров, Козляров или Пчеляров, где основа указывает на специализированное хозяйство.

Географически фамилия тяготеет к южнорусским и украинским землям, особенно к Черниговщине, Полтавщине и районам, где хмелеводство было промыслом. В дореволюционных переписях носители Хмеляровых фиксировались в крестьянской среде, но не исключено, что отдельные ветви могли принадлежать к мещанству или купечеству, связанному с пивоваренным делом. Точных данных о дворянском происхождении этой фамилии нет — скорее всего, она оставалась простонародной.

Если искать параллели, то в словаре Б. Унбегауна «Русские фамилии» упоминается модель на «-яр» как характерная для украинского влияния, а В. Никонов в своих работах отмечал, что фамилии с элементом «хмель» часто давали не только по занятию, но и по характеру — горькому или пьяному. Однако для Хмелярова первично именно ремесленное значение: это не прозвище любителя хмельного напитка, а имя человека, который знал толк в выращивании и сушке хмеля.