Когда картинка появилась на странице, то к ней сразу же начинают применяться стили и узнать её истинные габариты через свойства width и height уже нельзя.

Во всех современных браузерах (включая IE9 и старше) есть свойства naturalWidth и naturalHeight, которые после полной загрузки картинки принимают значения ширины и высоты изображения, соответственно.

var img = document.getElementById("gallery-image"),
    width = img.naturalWidth,
    height = img.naturalHeight;

В IE8 и младше этих свойств нет. Получить не модифицированные размеры можно, если создать новый элемент с тем же самым значением атрибута src и уже у него прочитать свойства width и height.

function getDimensions(sourceImage) {
    var img = new Image();
    img.src = sourceImage.src;
    return {
        width: img.width,
        height: img.height
    };
}