Im Krieg gegen Frankreich führte Groeben seine 4. Eskadron 1870/71 in den Kämpfen bei Gravelotte, Beaumont, Sedan, an der Hallue, bei Bapaume, Saint-Quentin sowie bei der Belagerung von Paris. Mit seiner Eskadron führte er am 31. Dezember 1870 die Sprengung einer für die Armée du Nord strategisch wichtigen Brücke zwischen Cambrai und Douai durch und wurde dafür mit dem Eisernen Kreuz I. Klasse ausgezeichnet.