Mégpedig a Leeds Unitedbe, amely először kölcsönvette az ír támadót, Keane pedig fél szezon alatt bizonyította, hogy nem felejtett el futballozni.
Harmadik leedsi bajnokiján (amelyet éppen január elsején vívott) betalált a Middlesbrough FC ellen, és ezt követően öt találkozó alatt öt találatot ért el! Az idényt végül kilenc góllal zárta, nem csoda, hogy a Leeds mestere, David O'Leary mindenképpen szerette volna végleg megvenni - és az Inter nem is állt a transzfer útjába.
Robbie tehát 2001 nyarán aláírt a yorkshire-i egyesülethez, amely 12 millió fontnak megfelelő összeget fizetett érte, azonban a folytatás már korántsem volt olyan sikeres, mint a focista szerette volna. Miután november végéig csak két gólt ért el, kiszorult a kezdő tizenegyből, és az idény második felében többnyire csupán csere volt, ráadásul a leedsiek "csak" ötödikek lettek a Premier League-ben.
Az ír támadó akkoriban a válogatottban vigasztalódhatott, hiszen Írország kijutott a 2002-es világbajnokságra, és Keane-nek a tornán remekül ment a játék. Robbie csapata legeredményesebb futballistájának bizonyult, betalált Németország, Szaúd-Arábia és Spanyolország ellen is, ám az írek a hispánok ellen, tizenegyespárbajban kiestek a viadalról. A németek ellen egyébként Keane bemutatta a később védjegyévé vált gólörömét is, amelynek során a szögletzászlóhoz szalad, ott csinál egy cigánykereket, majd egy bukfencet, és végül a kezével pisztolyt mímelve a közönség közé "lő".