Chmielewski urodził się 1 grudnia 1926 r. w miejscowości Słonim (dzisiejsza Białoruś). W 1956 r. ukończył studia na Wydziale Reżyserii łódzkiej "filmówki". Karierę filmową rozpoczął pracą drugiego reżysera na planach filmów Kazimierza Kutza "Krzyż Walecznych" (1958), "Nikt nie woła" (1960), "Ludzie z pociągu" (1961), "Milczenie" (1963) i "Upał" (1964). Był także drugim reżyserem m.in. u Tadeusza Konwickiego, przy jego filmie "Zaduszki" (1961). - Był niesłychanie skromnym człowiekiem, pracowitym, lojalnym i niekonfliktowym, pozbawionym próżności. Nie nadawał się do zgiełku, nigdy nie pchał się na pierwszy plan. Starał się być właściwie niewidocznym zza kamery. To stanowiło o jego wartości i wdzięku. Bardzo go lubiłem - mówi o Chmielewski Kazimierz Kutz. Jako samodzielny reżyser Zbigniew Chmielewski zadebiutował w 1967 r. filmem telewizyjnym "Piękny był pogrzeb, ludzie płakali" z Barbarą Ludwiżanką i Edmundem Fettingiem w obsadzie. W reżyserskim dorobku Chmielewski miał też m.in. filmy "Tabliczka marzenia" (1968) - wg powieści Haliny Snopkiewicz, "Twarz anioła" (1970) - w którym opowiedział o gehennie dzieci więzionych w hitlerowskim obozie koncentracyjnym w Łodzi, oraz "Operacja Himmler" (1979). Zrealizował też kilka znanych seriali, m.in. "Dyrektorzy" (1975), których akcja rozgrywa się w latach 1957-1972 w zakładzie produkcyjnym Fabel; niezapomniane "Daleko od szosy" (1976) z Krzysztofem Stroińskim w głównej roli Leszka Góreckiego, gdzie tematem była migracja ze wsi do miasta i awans społeczny młodego chłopaka; "Ślad na ziemi" (1978) o ludziach zatrudnionych na budowie wielkiego zakładu przemysłowego, oraz "Blisko, coraz bliżej" (1983) o perypetiach śląskiej rodziny, z Franciszkiem Pieczką, Sławomirą Łozińską i Ewą Ziętek w obsadzie. Chmielewski otrzymał wiele filmowych nagród. Pismo "Ekran" uhonorowało go na przykład Złotymi Ekranami za seriale "Dyrektorzy" i "Blisko, coraz bliżej". Za "Ślad na ziemi" Chmielewski zdobył Grand Prix na Festiwalu Polskiej Twórczości Telewizyjnej w Olsztynie.