Первое упоминание о храме в селе, ранее известном как Георгиевское, относится к 1615 году. В приправочной книге города Ливны и Ливенского уезда зафиксировано существование деревянной церкви во имя святого Георгия Победоносца. В 1659 году село подверглось нападению татар, в результате чего были пленены жители, проживавшие на церковной земле. В 1777–1778 годах на месте обветшавшей деревянной церкви была построена новая деревянная церковь в честь того же святого.
В 1828 году был возведён сохранившийся до наших дней кирпичный трёхпрестольный храм во имя святого великомученика Георгия Победоносца. Главный храм был холодным, трапезная с двумя приделами — тёплой. Четырёхъярусная колокольня церкви достигала высоты около 28 метров. Храм окружала кирпичная ограда с четырьмя воротами и четырьмя калитками. Колокольня, трапезная, алтарь и ограда не сохранились.
В конце XIX века в Георгиевской церкви служил священником Николай Петрович Поликарпов (1867–1938), отец известного советского авиаконструктора Николая Николаевича Поликарпова, который родился в этом селе 9 июня 1892 года. В этом храме он был крещён, здесь прошло его детство. С 1901 года в приходском сельце Хмелевом начала функционировать одноклассная церковно-приходская школа, заведующим и законоучителем которой был Н. П. Поликарпов. Недалеко от церкви сохранились некоторые постройки усадьбы Поликарповых — летняя кухня и колодец, в строительстве которого, по словам старожилов, принимал участие Н. Н. Поликарпов.
