div がラップする画像のインライン スタイルを取得する必要があります。
ペンはこちら: http://codepen.io/stevenmorgan94/pen/xuEwm
HTML
<div class="box">
<img src="http://placehold.it/250x150" />
</div>
JS
var img = $(".box > img");
$(".box").css({width:img.width(), height:img.height()});
したがって、jquery は画像のサイズを取得し、インライン スタイルを .box に幅と高さで追加します