Po wojnie, od lipca 1945 r., wykładał językoznawstwo na Uniwersytecie Łódzkim. W 1946 r. ożenił się. W latach 1947–1948 wyjechał na rok jako do CNRS w Paryżu. W 1950 r. uzyskał stopień doktora sinologii na podstawie rozprawy pt. , która ukazała się rok wcześniej w Roczniku Orientalistycznym. W 1952 r., kontynuując pracę na UŁ, jednocześnie zaczął wykładać język i literaturę chińską na Uniwersytecie Warszawskim, obejmując tam następnie stanowiska profesora nadzwyczajnego (1955) i zwyczajnego (1968). W latach 1957–1959 kierował Pracownią Słownika Chińsko-Polskiego w Zakładzie Orientalistyki PAN, był członkiem Komitetu Nauk Orientalistycznych PAN. Był uznanym na świecie ekspertem od klasycznej logiki chińskiej i o napisanie rozdziału na jej temat do monumentalnego dzieła Science and Civilisation in China poprosił go Joseph Needham. Chmielewski zaczął pracę, ale z powodów nacisków politycznych nie mógł jej dokończyć i do dalszej pracy zarekomendował , który poszerzył pracę na tyle, że ukazała się nie jako nie rozdział, ale jako osobny tom 7 tego wydawnictwa. Chmielewski był także współautorem tłumaczeń na polski dzieł chińskiej klasyki, jak m.in. Prawdziwa księga południowego kwiatu (1953) i Antologia literatury chińskiej (1956).