Keane, 23, som har spelat för England under 19, under 20 och under 21, kommer att rapportera till St Georges Park på tisdag med resten av truppen.
Gareth Southgate ringde upp honom efter Johnson uteslutits från lördagens VM kval mot Malta.
På måndagen ersatte Andros Townsend den skadade Raheem Sterling i gruppen.
Crystal Palace Townsend, 25, har spelat 11 gånger för sitt land och gjorde tre mål, men valdes inte för Euro 2016.
Han har spelat i alla sju av Palaces Premier League-matcher sedan han gick med från Newcastle för £13m på sommaren.
England, lett av interim manager Southgate, möter Malta den 8 oktober och Slovenien tre dagar senare.
Inga detaljer har ännu lämnats om Manchester City spelare Sterlings skada.
Keane har medverkat i alla Burnleys Premier League-matcher denna term.
Mellan 2013 och 2016 gjorde den tidigare Manchester United trainee 16 framträdanden för under 21s sida under Southgate.
Målvakter: Fraser Forster (Southampton), Joe Hart (Torino, på lån från Manchester City), Tom Heaton (Burnley)
Försvarare: Ryan Bertrand (Southampton), Gary Cahill (Chelsea), Phil Jagielka (Everton), Michael Keane (Burnley), Danny Rose (Tottenham), Chris Smalling (Manchester United), John Stones (Manchester City), Kyle Walker (Tottenham)
Mellanfältare: Eric Dier (Tottenham), Jordan Henderson (Liverpool), Alex Oxlade-Chamberlain (Arsenal), Michail Antonio (West Ham), Jesse Lingard (Manchester United), Theo Walcott (Arsenal), Dele Alli (Tottenham), Andros Townsend (Crystal Palace)
Strejkare: Wayne Rooney (Manchester United), Marcus Rashford (Manchester United), Daniel Sturridge (Liverpool), Jamie Vardy (Leicester)
Burnleyförsvararen Michael Keane har fått sitt första internationella samtal efter Stoke's Glen Johnson drog sig tillbaka från England truppen genom skada.