Cornelia Gröschel wuchs als drittes von vier Kindern in einer Dresdner Künstlerfamilie auf. Ihr Vater ist Sänger und Gesangspädagoge, ihre Mutter Ballettrepetitorin. Mit vier Jahren begann sie ihre Tanzausbildung in klassischem Ballett und Modern Dance, seit ihrem zehnten Lebensjahr reitet sie. Nach einem zehnmonatigen Aufenthalt in Südafrika und dem Abitur am St. Benno-Gymnasium in Dresden-Johannstadt studierte sie von 2007 bis 2011 Schauspiel an der Hochschule für Musik und Theater „Felix Mendelssohn Bartholdy“ Leipzig.
Cornelia Gröschel mit Karin Hanczewski bei der Tatort-Premiere 2018
Ihr Schauspieldebüt hatte Gröschel in der Episode Ein rettender Engel der Fernsehserie Heimatgeschichten. 1997 bewarb sie sich für eine Rolle in der ARD-Krankenhaussserie In aller Freundschaft. Von Folge 2 bis 16 war sie von 1998 bis 1999 als Waisenkind Franzi Moers, die von der Anästhesistin Marianne „Maia“ Dietz (Ina Rudolph) und dem Pianisten Nicolas Claasen (Martin Halm) adoptiert werden soll, zu sehen. 2001 besetzte sie Markus Imboden in seiner Romanverfilmung Heidi nach dem gleichnamigen Werk von Johanna Spyri in der Titelrolle. 2002 spielte sie an der Seite von Suzanne von Borsody unter der Regie von Erwin Keusch in dem Familiendrama Lilly unter den Linden ebenfalls in der Titelrolle.
2012 übernahm Gröschel im Rahmen der ZDF-Reihe Märchenperlen in dem Film Die Schöne und das Biest die Hauptrolle der schönen Wirtstochter Elsa. 2013 und 2015 gehörte sie als Judith Kleine in der satirischen ZDF-Sitcom Lerchenberg zur Stammbesetzung. 2017 spielte sie in der ZDF-Miniserie Honigfrauen eine von zwei Schwestern, die zu DDR-Zeiten am Balaton Urlaub machen. Seit Oktober 2018 gehört sie neben Devid Striesow und Golo Euler als Kripobeamten-Ehefrau Jasmin Schwartz zum Hauptcast der ZDF-Krimireihe Schwartz & Schwartz. 2018 wurde bekannt, dass Gröschel die Nachfolge von Alwara Höfels antritt. Für die Vorbereitung auf die Rolle als Kriminalhauptkommissarin Leonie Winkler absolvierte sie ein Praktikum bei der Bundespolizei im Hauptbahnhof Dresden. Im April 2019 war sie an der Seite von Karin Hanczewski als ihre Kollegin Karin Gorniak in der Folge Das Nest erstmals in ihrer Rolle zu sehen.
Filme
2025 – Mord im Revier - Das Horrorhaus von Hünxe
2025 – Verhängnisvolle Leidenschaft Sylt
2023 – Eva Schatz - Ein Fall von Liebe
2020 – Freaks - Du bist eine von uns
2019 – Mord geht immer - Der Koch ist tot
2018 – Fischer sucht Frau
2017 – Willkommen bei den Honeckers
2016 – Königin der Nacht
2015 – Dämmerung über Burma
2015 – Der Staat gegen Fritz Bauer
2015 – Planet Ottakring
2015 – Große Fische, kleine Fische
2015 – Nele in Berlin
2014 – Überleben an der Scheidungsfront
2014 – Eine wie diese
2014 – Be My Baby
2012 – Die Schöne und das Biest
2009 – Liebling, weck die Hühner auf
2007 – Wie verführ' ich meinen Ehemann
2004 – Experiment Bootcamp
2002 – Lilly unter den Linden
2001 – Heidi
1998 – Ein rettender Engel Serien
2019 – Erzgebirgskrimi
2018 – Aenne Burda – Die Wirtschaftswunderfrau
2018 – Schwartz & Schwartz
2017 – Honigfrauen
2016 – Die Spezialisten – Im Namen der Opfer
2015 – Quizduell-Olymp
2015 – Wer weiß denn sowas?
2015 – Lena Lorenz
2015 – Bettys Diagnose
2014 – Die Toten vom Bodensee
2013 – Lerchenberg
2012 – Letzte Spur Berlin
2012 – Die Chefin
2010 – Tiere bis unters Dach
2009 – Stars im Interview
2006 – Tornado - Der Zorn des Himmels
2004 – SOKO Wismar
2003 – Für immer verloren
2001 – Abschnitt 40
2001 – SOKO Leipzig
2000 – Donna Leon
1999 – Volle Kanne
1998 – In aller Freundschaft
1996 – Schlosshotel Orth
1996 – Klinik unter Palmen
1992 – Riverboat
1971 – Polizeiruf 110
1970 – Tatort