Elle fait des études de droit à l'université de Groningue[1]. Enfant, elle commence le sport par le patinage de vitesse mais des complications à la suite d'une chirurgie au niveau des jambes, elle ne peut plus pratiquer et se tourne vers le cyclisme sur piste[2].
Caroline Groot remporte la médaille d'or du scratch C4-5 ainsi que celle du 500 m C5 aux Mondiaux sur piste 2018 [3]. Elle termine également 4e de la poursuite individuelle C5[3]. L'année suivante toujours aux championnats du monde, elle bat la Britannique Sarah Storey pour ramener l'or sur le 500 m C5[4] et conserve son titre l'année suivante[5].
Pour ses premiers Jeux paralympiques en 2020, Groot remporte le bronze sur le 500 m C4-5 derrière la Britannique Kadeena Cox et la Canadienne Kate O'Brien[6], en battant le record du monde C5 en 35.599[7]. Lors des Jeux paralympiques d'été de 2024, Groot remporte la première médaille d'or de ces Jeux sur le 500 m C4-5[8].
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