Mit dem Beginn der Befreiungskriege trat Groeben wieder in die preußische Armee über. Er wurde am 21. Dezember 1813 zum Major befördert sowie zum Kommandeur des 4. Westfälischen Landwehr-Infanterie-Regiments ernannt. Für das Gefecht bei Severes erhielt er das Eiserne Kreuz II. Klasse. Groeben kämpfte bei der Belagerung von Küstrin, sowie den Schlachten von Ligny und Belle Alliance. Für Belle Alliance erhielt er den Orden des Heiligen Georg III. Klasse und den Orden vom Eisernen Helm.