W październiku Keogh wrócił do Fort Abraham Lincoln, by nadal służyć pod rozkazami Custera. Jakby przewidując, co go czeka, wykupił ubezpieczenie na życie w wysokości 10 000 dolarów i napisał list do zaprzyjaźnionej rodziny Throop-Martin z Auburn (Nowy Jork), w którym przekazał swe ostatnie życzenie: „Wyruszamy w poniedziałek na wyprawę przeciwko Indianom... chciałbym z niej wrócić i zobaczyć was znowu. Jeśli polegnę chciałbym być pochowany w Auburn. Niech was Bóg błogosławi; pamiętajcie – jeśli umrę – że kochałem was wszystkich. Byliście dla mnie jak druga rodzina”. List ten znaleziono w jego papierach po śmierci.
Keogh poległ w bitwie nad Little Bighorn 25 czerwca 1876. Dowódca dwóch szwadronów oddziału Custera zginął na wzgórzu odległym i kilkaset metrów od miejsca śmierci swego szefa, otoczony żołnierzami szwadronu „I”, z dwoma sierżantami-szefami u swego boku. Ciało Keogha zostało znalezione w samym środku grupy poległych, obok trębacza i chorążego. Było nagie, ale nie sprofanowane, być może z powodu „amuletu”, za który uznali Indianie order Agnus Dei zawieszony na szyi. Lewe kolano Keogha zostało strzaskane przez kulę. Rana ta odpowiadała ranie w boku jego konia, z czego wynikałoby, że zarówno koń, jak i jeździec padli jednocześnie.