1 listopada 1964 roku na wniosek Margaret Keane doszło do separacji. Małżeństwo ostatecznie zakończyło się rozwodem w 1965 roku. W 1970 roku Margaret Keane ogłosiła w audycji radiowej, że to ona jest prawdziwą autorką obrazów przypisywanych jej mężowi. Keane’owie nadal spierali się o autorstwo dzieł, a po tym jak Walter zasugerował, że Margaret twierdzi, iż to ona je namalowała, bo sądziła, że on nie żyje, kobieta pozwała go do sądu federalnego za zniesławienie. Na rozprawie sędzia nakazał zarówno Margaret, jak i Walterowi namalowanie w sali sądowej obrazu dziecka z dużymi oczami. Walter odmówił namalowania obrazu, powołując się na bolące ramię, natomiast Margaret ukończyła obraz w 53 minuty. Po trzech tygodniach procesu ława przysięgłych przyznała Margaret odszkodowanie w wysokości 4 milionów dolarów amerykańskich (równowartość 11 milionów dolarów w 2024 roku).
Po rozwodzie z Margaret Keane, Walter Keane poślubił swoją trzecią żonę, Joan Marie Mervin, stewardessę pochodzącą z Kolumbii Brytyjskiej.