In 2009 debuteerde Groenen voor Oranje onder 17. Ze speelde tot en met 2010 zes interlands voor het elftal, maar wist niet te scoren. Op 31 maart 2012 debuteerde Groenen voor Nederland –19. Ze viel geblesseerd uit en kon daardoor ook de andere twee kwalificatiewedstrijden die die week gespeeld werden niet spelen. Op 22 januari 2016 debuteerde Groenen in het Nederlands elftal in een oefenwedstrijd tegen Denemarken. Op 20 oktober 2016 in de vriendschappelijke uitwedstrijd tegen Schotland maakte zij haar eerste interlanddoelpunt. In 2017 won Groenen met Nederland de Europese titel op het Europees kampioenschap in eigen land. Tijdens het wereldkampioenschap in 2019 scoorde Groenen in de halve finale tegen Zweden het enige doelpunt, waardoor het Nederlands elftal de finaleplaats behaalde die vervolgens op 7 juli 2019 werd verloren van de Verenigde Staten.