精密水准仪一般是指精度高于±1mm/km的水准仪，我国水准仪系列中DS05、DS1均属精密水准仪，精密水准仪有微倾水准管式的也有自动安平式和电子式的。精密水准仪主要用于国家二等水准测量和高精度工程测量（比如建筑物的沉降观测、大型桥梁的施工、大型建筑物的施工和设备安装等测量工作）。精密水准仪的主要特点是高质量的望远镜光学系统、坚固稳定的仪器结构、高精度的测微器装置、高灵敏的管水准器或高性能的补偿器装置。
精密光学水准仪除了要有较高的置平精度外，构造上主要特点是都附有一个供读数用的光学测微装置，它包括装在望远镜物镜前的一块平行玻璃板（玻璃板可绕一横轴作俯仰转动）和一个测微尺（通过连杆与平行玻璃板相连），旋转测微螺旋可使平行玻璃板绕横轴转动（同时也带动了测微尺），从而可测出平行玻璃板转动的量。
精密水准仪必须配有精密水准尺，与精密水准仪配合使用的是因瓦水准尺（因瓦是一种膨胀系数极小的合金）
图3-7-3为LeicaN3微倾式精密水准仪（其每km往返测高差中数的中误差为±0.3mm。为了提高读数精度，精密水准仪上设有平行玻璃板测微器）。其瞄准与读数情况见图3-7-4。精密光学水准仪的使用方法与DS3水准仪大致相同，只是多了个测微过程，首先将脚架安置牢固、装上仪器、固紧连接螺旋，转动脚螺旋使仪器粗平，瞄准水准尺转动微倾螺旋使管水准器气泡居中（调抛物线使符合气泡观察目镜的水准气泡两端符合，见图3-7-4之（a）下半部分）则视线精确水平（图3-7-4中（a）为测微尺与管水准气泡观察窗视场、（b）为望远镜视场），此时可再转动测微螺旋使望远镜目镜中看到的楔形丝夹准水准标尺上的148分划线，也就是使148分划线平分楔角，再在测微器目镜中读出测微器读数656（即6.56mm），故水平视线在水准标尺上的全部读数为148.656cm。
