Miejscowość znalazła się w granicach odrodzonej Polski 20 stycznia 1920 roku na mocy traktatu wersalskiego.
W okresie międzywojennym przystanek kolejowy Chmielniki znalazł się razem z wsią Brzoza w obrębie powiatu bydgoskiego w gminie Bydgoszcz-wieś. W latach 1945–1954 Chmielniki należały do wsi Brzoza. Po reformie administracyjnej z 25 września 1954 r. miejscowość znalazła się w gromadzie Brzoza, a po jej likwidacji w 1961 roku w gromadzie Nowa Wieś Wielka. W skład sołectwa Brzoza wchodziły wówczas: wieś Brzoza, leśnictwa Brzoza i Zielonka, stacja kolejowa Chmielniki oraz osady Piecki i Stryszek.
W 1968 r. urządzono kąpielisko nad Jeziorem Jezuickim, które w sezonie letnim odwiedzało naraz nawet kilka tysięcy osób. Od 2003 roku w Chmielnikach nad jeziorem funkcjonuje prywatny ośrodek wypoczynkowy.
5 sierpnia 2020 rozpoczęto przebudowę biegnącego przez miejscowość 1140-metrowego odcinka drogi krajowej nr 25, w ramach której do końca października 2020 kosztem ponad 3,6 mln zł toruńskie Przedsiębiorstwo Budownictwa Drogowo-Inżynieryjnego dokona poszerzenia poboczy, wykona nową nawierzchnię z pasem lewoskrętu, wysepkami