幼少期は母や姉の影響で空手をしていましたが、ブラジリアン柔術をしていた父に勧められ5歳でレスリングに転向しました。

小学校時代からレスリングの才能を示し、小学2年生の時に三重県大会を制して初めての金メダルを手にし、全国少年少女選手権大会では4連覇を達成しました。その活躍が日本レスリング協会事務局次長の菅芳松の目に留まり、JOCエリートアカデミー入校の推薦を得ました。

小学校時代は四日市ジュニアレスリングクラブに所属し、2つの道場を掛け持ちしていました。

小学校時代の活躍が認められJOCエリートアカデミー入校の推薦を得た向田真優は、中学から東京に上京し寮生活を始めることになりました。JOCエリートアカデミーに入校した選手は、全員北区立稲付中学校に通いながらトレーニングを積みます。

JOCエリートアカデミーとは、年少の競技者が将来的にオリンピックをはじめとする国際競技大会にて活躍できるよう、一貫して育成するために日本オリンピック委員会（JOC）が設置した組織で、有望な小学生・中学生の競技者を発掘し、味の素ナショナルトレーニングセンターを拠点に生活させながら、学校への通学とトレーニングを行うものです。

入校1年目の2010年は2位に終わることが多く、優勝できたのは1戦だけでした。中学2年生だった2011年12月4日に、全国中学選抜選手権52kg級で優勝し女子の最優秀選手に贈られる大会会長賞を受賞しました。

中学3年生だった2012年5月29日に、2020年夏季オリンピックの東京招致の新たなエンブレムとスローガンが発表され、向田真優もその席にエリートアカデミーの生徒4人のうちの1人として出席し、「自分ももっと練習をして、同じ舞台で戦ったり、オリンピックで金メダルを取りたいです。」とコメントしました。

同年8月には、アゼルバイジャンのバクーで開催された世界カデット選手権52kg級で優勝を飾りました。

高校1年生だった2013年8月に、島原復興アリーナで開かれた全国高等学校総合体育大会（高校総体）で女子52kg級に出場し優勝しました。女子レスリング競技は2013年に公開競技になったばかりであり、同種目での最初の勝者となった上、最優秀選手の表彰も受けました。

同月にセルビア・ズレニャニンで開かれた世界カデット選手権で52kg級に出場し、決勝でロシアのLuiza Suleymanovaをわずか58秒で破り金メダルを獲得しました。

2015年1月には、ロシアのクラスノヤルスクで開かれたヤリギン国際大会で準優勝し、2月15日には、クリッパン女子国際大会のシニアの部53kg級で中国の選手を破って優勝、初のシニア国際大会での勝利を収めました。