Był synem stolarza Wita Kmiela i Franciszki z Ossuchowskich. Uczęszczał do szkoły powszechnej św. Floriana i gimnazjum św. Anny w Krakowie. W latach 1886–1890 studiował historię, filologię i geografię na Uniwersytecie Jagiellońskim. Po studiach podjął pracę w Archiwum Akt Dawnych w Krakowie, z którym pozostał związany do końca życia; był tam adiunktem (1898-1903), archiwariuszem (1903-1917), od 1917 dyrektorem. Pracował również na UJ jako historiograf uczelni (od 1901) i opiekun Archiwum (od 1909); w latach 1910-1918 był konserwatorem w Radzie Archiwalnej w Wiedniu. W 1917 opiniował opracowane przez Komisję Archiwalną Tymczasowej Rady Stanu projekty nowej ustawy i regulaminów archiwalnych. Jego stanowisko zostało potem wykorzystane podczas prac nad reskryptem Rady Regencyjnej o archiwach.
Zajmował się dziejami kultury i Krakowa, sfragistyką i paleografią. Przygotował do druku wiele dokumentów archiwalnych, m.in. tomy II i III wykazów studentów UJ z lat 1490–1606 (Album studiosorum Universitatis Cracoviensis, 1904). W badaniach sfragistycznych starał się zwracać uwagę nie tylko na elementy heraldyczne pieczęci, ale i stronę artystyczną; szczególne badania poświęcił pieczęci UJ. Redagował pismo "Przewodnik Bibliograficzny". Zaprzyjaźniony ze Stanisławem Wyspiańskim, udzielał mu wskazówek historycznych dotyczących dramatów, przygotował z Tadeuszem SinkąDzieła Wyspiańskiego w pięciu tomach (1924-1929). Wyspiański namalował kilka portretów Chmiela.
W 1933 Uniwersytet Jagielloński nadał mu doktorat honoris causa; był członkiem korespondentem PAU (1925), członkiem założycielem (1896), wieloletnim skarbnikiem (1896-1933) i wiceprezesem (od 1933) Towarzystwa Miłośników Historii i Zabytków Krakowa. Przyczynił się do powołania w 1899Muzeum Historycznego Miasta Krakowa. Należał także do Komisji Centralnej Konserwatorskiej w Wiedniu (1899), Związku Bibliotekarzy Polskich (wiceprezes i członek honorowy Krakowskiego Koła), Towarzystwa Naukowego we Lwowie (1922 członek przybrany), Towarzystwa Numizmatycznego w Krakowie, Związku Literatów Polskich. Marian Friedberg określił go mianem "encyklopedii swoich specjalności", szczególnie dziejów Krakowa.
Portret Adama Chmiela, Stanisław Wyspiański (1899)Płaskorzeźba portretowa Adama Chmiela autorstwa Alojzego Bunscha, umieszczona na grobowcu na cmentarzu Rakowickim w Krakowie
O początku rodu w kronice Nestora (1887);
Stosunek Kazimierza Wielkiego do Karola IV w latach 1360-1364 (1890, przygotowana praca doktorska);
Ustawy cen dla miasta starej Warszawy od roku 1606 do 1627 (1893);
Pieczęcie miast Krakowa, Kazimierza, Kleparza i jurydyk krakowskich do końca XVIII wieku (1903);