История православного присутствия в селе Хмелёвка восходит к концу XIX века. В 1883 году был учреждён приход во имя Рождества Пресвятой Богородицы, а в 1895 году построена деревянная церковь. Приход охватывал несколько населённых пунктов, включая деревни Яново, Притыка, Воскресенка, Савоха, Никольская, Покровская, Малый Мунгай и Кашкала. Штат причта состоял из священника и псаломщика.
С 1891 по 1920 год настоятелем церкви служил священник Иоанн Амфилохиевич Шукшин. В 1901 году в селе был построен молитвенный дом в честь Покрова Богородицы, обслуживавший жителей Хмелёвки и Чудотворихи. Первым священником этого молитвенного дома был Евгений Фёдорович Попов, прослуживший девять лет. Псаломщиком в течение двенадцати лет служил Василий Филаретович Куршин, впоследствии ставший последним священником храма Рождества Пресвятой Богородицы.
В период гражданской войны церковь Рождества Пресвятой Богородицы была разорена партизанами отряда Рогова. В мае 1920 года священник Иоанн Шукшин и его супруга были убиты. Последним священником церкви стал Василий Куршин, окормлявший приход с 1926 года. Церковь была закрыта 7 декабря 1939 года решением Алтайского крайисполкома, а через год здание сгорело.
В первой половине 2010-х годов в селе Хмелёвка была построена новая деревянная церковь во имя преподобного Сергия Радонежского. Архитектурно здание выполнено в традиционном русском стиле, характерном для деревянного храмового зодчества Сибири. Конструкция включает в себя основной объём с алтарной частью, притвор и колокольню, увенчанную куполом с крестом. Внутреннее убранство храма оформлено в соответствии с канонами Русской Православной Церкви.