Die Geschichte Chmielniks reicht bis ins 11. Jahrhundert zurück; der Ort wurde 1241 berühmt, als bei Chmielnik eine Schlacht mit Tataren - eine der größten in Europa im 12. Jahrhundert - ausgetragen wurde. An der Straße aus Chmielnik nach Szydłów befindet sich ein Obelisk, der zur Erinnerung an dieses Ereignis errichtet wurde. Chmielnik war zuerst Eigentum polnischer Herzöge, das dem Kastellan von Sandomierz untergeordnet war; im 12. Jahrhundert wurde es der Familie Odrowiąż übereignet. Während der tatarischen Überfälle war es Eigentum der Familie Oleśnicki, in dieser Zeit (1551) erhielt Chmielnik das Stadtrecht vom König Sigismund August. Weil Jan Oleśnicki, der Eigentümer der Stadt, ein eifriger Anhänger der Reformation war und in Chmielnik eine evangelische Gemeinde gründen wollte, ließ er die dortige Kirche zur heiligen Dreifaltigkeit profanieren und sie den Protestanten übergeben. Anfang des 17. Jahrhunderts wechselte Chmielnik die Besitzer und wurde Eigentum der Familie Gołuchowski. In der Zeit der Reformation war Chmielnik, wie auch viele andere Orte in der Umgebung, ein Zentrum der Arianer; auch calvinistische Synode fanden dort statt. In den Jahren 1634-1636 wurde eine neue protestantische Kirche erbaut, die während des polnisch-schwedischen Krieges (1650-1655) verbrannt wurde. Die evangelische Gemeinde selbst funktionierte in Chmielnik bis 1689. Der nächste Eigentümer war der Woiwode von Inowrocław, Andrzej Moszczyński. In den Jahren 1787-1829 gehörte Chmielnik der Familie Chłapowski. Der letzte des Geschlechts Chłapowski - Dezydery - verkaufte die Stadt der Familie Tański, die über Chmielnik bis zum Ende des 2. Weltkrieges walteten.
Die tragischen Ereignisse des 2. Weltkrieges änderten das bisherige Leben dieser Kleinstadt für immer. Chmielnik erlitt erhebliche Bevölkerungsverluste. Die Rote Armee befreite Chmielnik von der Nazi-Besatzung am 13. Januar 1945. Am 4. Februar 1945 konstituierte sich der Stadtvolksrat.
Bis Ende 1998, vor der Einführung der administrativen Reform, gehörte Chmielnik zur Woiwodschaft Kielce.
Bis zum Ausbruch des 2. Weltkrieges zählte die Stadt Chmielnik fast 9 000 Einwohner. Wegen der Aussiedlungen der polnischen Bevölkerung aus den Westgebieten Polens und der Aussiedlung der Juden stieg die Bevölkerungszahl bis 1942 auf über 15 000. Von dieser Bevölkerung wurden von den Nazis am 6. Oktober 1942 und später bis Januar 1943 über 11 000 Juden ausgesiedelt. Während der Aussiedlungen wurden noch im Ort ungefähr 200 Juden getötet. Die Zahl der Opfer unter der polnischen Bevölkerung betrug über 70.
