Aprillis 2016 valiti Groves Austraalia esindajaks Rio de Janeiros toimunud 2016. aasta suveolümpiamängudel 100 m ja 200 m liblikate ja 4 × 200 m vabastiili relee võistlustel. See oli tema esimene olümpia. Ta ei kvalifitseerunud poolfinaalile 100 m liblikaga.
, kuid kvalifitseerus kõige kiiremini 200 m liblikafinaali. Ta võitis hõbeda, olles vaid kolme sajandiku sekundiga Hispaania Mireia Belmonte'ist maha.