本发明公开了一种图像传感器高精度读出电路结构，包括相耦合设置的一可编程增益放大器电路和一模拟数字转换器电路，可编程增益放大器电路耦合有一采样电容、一反馈电容、一失调存储电容、一运算放大器以及一复位控制开关、一第一失调存储控制开关、一第二失调存储控制开关，模拟数字转换器电路耦合有一比较器和一计数器，第二失调存储控制开关的两端分别连接运算放大器的反向输入端和比较器的输出端，比较器的正向输入端连接运算放大器的输出端，比较器的反向输入端连接模拟数字转换器电路的参考电压。本发明可节省面积和功耗，降低控制时序复杂度，配合工作时序，可以实现高精度的模拟信号放大以及高精度模数转换。