У 1960–1965 роках — головний редактор видавництва АН УРСР, заступник головного вченого секретаря Президії АН УРСР, учений секретар Секції суспільних наук АН УРСР. Одночасно з 1963 року — старший науковий співробітник відділу нової та новітньої історії, з 1964 року — виконувач обов'язків завідувача відділу історії країн Сходу Інституту історії АН УРСР.
У 1965–1971 роках — співробітник Секретаріату ООН. У 1976–1978 роках — завідувач відділу країн зарубіжного Сходу, у 1978–1989 роках — завідувач відділу зарубіжної історіографії, з 1990 року — провідний науковий співробітник-консультант відділу української революції та громадянської війни Інституту історії АН УРСР. У 1976 році захистив докторську дисертацію на тему: «Антикомунізм в соціально-економічному і політичному житті США (1945—1975)».
Був членом делегацій України на 28-й (1973), 36-й (1981) і 38-й (1983) сесіях Генеральної Асамблеї ООН, представником України на XVII сесії Соціальної комісії ООН (1982) і представником України в Комісії ООН з правах людини (1983–1985).
Хміль Іван Сергійович // Україна в міжнародних відносинах. Енциклопедичний словник-довідник. Випуск 6. Біографічна частина: Н–Я / Відп. ред. М. М. Варварцев. — К.: Ін-т історії України НАН України, 2016. — с.293-294