Keane ble lånt ut til Leeds United fra den 20. desember 2000. Oppholdet i Leeds ble en suksess for Keane, og han scoret 9 mål på 14 kamper. Sommeren 2001 kjøpte Leeds Keane for 12 000 000 pund. Sesongen som fulgte var ikke like vellykket, og han var ikke like foretrukket på førstelaget. Han spilte 36 kamper og scoret 10 mål. Leeds' økonomiske problemer tvang etter hvert klubben til å selge flere av spillerne, og Keane var en av spillerne som ble solgt.