Родилась в с. Сургут Сургутского уезда Тобольской губернии в семье бедняка. В 1931 году окончила Сургутскую школу колхозно-промысловой молодежи, в августе этого же года поступила учиться в Тобольский педагогический техникум. В 1932 году вступила в ряды ВЛКСМ. В 1935 году Мария Ивановна была направлена на работу в д. Сармановскую Половинку учителем начальных классов. Затем работала в школах юрты Пим, Аган, Тром-Аган, Чеускино Сургутского района, позднее в с. Сургут национальной школе-интернат, Черно-Мысовской восьмилетней школе. В 1947 году была принята кандидатом в члены КПСС, в 1948 году в члены КПСС.

Заслуги М.И. Хмелевой были отмечены знаком «Отличник народного просвещения РСФСР», медалями «За доблестный труд в Великой Отечественной войне», «За доблестный труд в ознаменование 100-летия со дня рождения В.И. Ленина», «Тридцать лет Победы в Великой Отечественной войне», «Сорок лет Победы в Великой Отечественной войне», «Ветеран труда» и множеством почетных грамот.

В Сургутском городском архиве хранятся документы М.И. Хмелевой, среди которых: биографические документы, документы служебной и общественной деятельности, фотографии.