Huhtikuussa 2016 Groves valittiin edustamaan Australiaa 100 metrin ja 200 metrin perhosen ja 4 × 200 metrin vapaan tyylin risteilytapahtumissa vuoden 2016 kesäolympialaisissa Rio de Janeirossa. Tämä oli hänen ensimmäinen olympialaisensa. Hän ei päässyt semifinaaliin 100 metrin perhosessa, mutta pääsi nopeimmin 200 metrin perhosessa.
- Mitä? Hän voitti hopean, kun hän oli vain kolme sadasosaa sekunnissa Espanjan Mireia Belmonten jälkeen.