Frédéric Grouiller obtient en 2005 un diplôme d’ingénieur combiné avec un Master en imagerie médicale à la Faculté de médecine de l’Université d’Angers. En 2008, il soutient une thèse de doctorat au Laboratoire de Neuroimagerie Fonctionnelle et Métabolique de l’Institut des Neurosciences de Grenoble, consacrée à la cartographie cérébrale préchirurgicale. Il poursuit son parcours à la Faculté de médecine de l’UNIGE avec un post-doctorat dédié au développement de techniques non invasives de localisation des fonctions cérébrales chez les personnes atteintes d’épilepsie ou de tumeurs et contribue au développement scientifique et technique de l’imagerie fonctionnelle clinique et néonatale. 

En 2016, il rejoint le Centre interfacultaire en sciences affectives (CISA) de l’UNIGE comme responsable opérationnel de la plateforme IRM du Brain and Behaviour Laboratory (BBL), où ses recherches portent sur la caractérisation spatio-temporelle des fonctions cérébrales par imagerie multimodale et sur l’intégration de la réalité virtuelle avec le neurofeedback pour développer de nouvelles approches thérapeutiques chez l’enfant. Depuis 2023, il est physicien responsable de la section IRM HUG-UNIGE du CIBM - Centre d’imagerie biomédicale. Impliqué de longue date dans le développement de l’IRM à Ultra-Haut Champ, il préside le MRI Platform Advisory Committee du Campus Biotech. En octobre 2025, il est nommé professeur assistant au Département de radiologie et informatique médicale de la Faculté de médecine de l’UNIGE.