Opracowanie projektu kościoła powierzono nie lada mistrzowi - wielce cenionemu w okresie międzywojnia architektowi z Krakowa, Wacławowi Krzyżanowskiemu. Jego dziełem jest m.in. gmach Biblioteki Jagiellońskiej, kościół św. Stanisława Kostki na Dębnikach, a także budynek Akademii Górniczej.
Prace budowlane rozpoczęto w roku 1923. Wielką ofiarnością i pomocą wykazali się chmielowanie, którzy wspierani przez proboszcza ks. Stanisława Władykę nie szczędzili sił, aby dzieło zostało jak najrychlej ukończone. Gotowy kościół został poświęcony 26 grudnia 1926 r., a dwa tygodnie wcześniej odprawiona została w nim pierwsza Msza św.
Postronny obserwator odnieść może wrażenie, że świątynia w Chmielowie jest dużo starsza niż w rzeczywistości. Dzieje się tak dlatego, że zbudowano ją w stylu barokowym. Ściany kościoła pokryte są bardzo gęstą polichromią cechującą się interesującym zestawieniem kolorystycznym i wyraźnymi inspiracjami sztuki ludowej. Zewnętrzny wystrój architektury tego zabytku został zdominowany przez bogato rozbudowaną wieżę na ośmiobocznym korpusie przypominającą cebulkę, która jest charakterystycznym elementem w krajobrazie okolicy. Wznosi się ona na wysokość 50 m. Od wieży odchodzą cztery bliźniacze ramiona, które zakończone są wysokimi szczytami.
Kościół szczęśliwie przetrwał II wojnę światową, co uznać można za cudowne zrządzenie Opatrzności, jako że dla Chmielowa okres ten zapisał się wyjątkowo tragicznymi zdarzeniami. 2 września 1939 r., późnym popołudniem wieś została zbombardowana przez samoloty 76. pułku bombowego Luftwaffe. Okupacja dopiero się zaczynała. Nikt nie spodziewał się nalotu. Ludzie spokojnie wykonywali swoje codzienne zajęcia. Bilans kilkuminutowej akcji był zatrważający. Śmierć poniosło ponad 50 osób, w tym kobiety i dzieci. Kilkudziesięciu rannych trafiło do szpitala w Tarnobrzegu.
Przez całe lata próbowano na różne sposoby tłumaczyć sobie przyczynę zrzucenia bomb na zabudowania mieszkalne niewielkiej wioski. Krążyły na ten temat często abstrakcyjne zupełnie hipotezy, jak ta mówiąca, że atak był aktem zemsty na pracującym w tartaku hrabiego Tarnowskiego Żydzie, który przed wojną odmówił rzekomo sprzedaży drewna niemieckiej delegacji. Inna plotka głosiła, że w załodze jednego z samolotów był młody oficer, którego rodzina mieszkała niegdyś w Chmielowie, doznając tu prześladowań. Podczas nalotu skorzystał z okazji, by odegrać się za wszystkie dawne krzywdy.
Prawda wydaje się być dużo bardziej prozaiczna. Na skuteczności bombardowania zaważyły zapewne jedynie złe warunki atmosferyczne. Gęste chmury sprawiły, że bomby zamiast, jak planowali Niemcy, w urządzenia kolejowe trafiły w znajdującą się tuż obok wieś.
Na ścianie kościoła św. Stanisława Biskupa i Męczennika w Chmielowie widnieje tablica z nazwiskami ofiar tragedii. Być może powstanie w niedalekiej przyszłości także pomnik upamiętniający dramatyczne wydarzenia sprzed 68 lat.
Na początku lat 80. wikariuszem chmielowskiej parafii był przez pewien czas ks. Edward Białogłowski, doktor teologii dogmatycznej, obecnie biskup pomocniczy diecezji rzeszowskiej, a wcześniej przemyskiej, członek Komisji Charytatywnej Episkopatu Polski i Rady Episkopatu ds. Ekumenizmu oraz Zespołu ds. Sanktuariów.
Proboszczem parafii Chmielów od 1993 r. jest ks. Józef Rogowski, dzięki zaangażowaniu którego wykonane zostały liczne prace renowacyjne i porządkowe w i przy kościele.