本发明提供的灰度补偿电路、显示装置以及灰度补偿方法，上述灰度补偿电路包括信号同步单元、信号发生单元、第一控制开关，所述信号同步单元用于接收所述时钟信号的输出端传输的时钟信号，并将所述时钟信号进行倍频得到倍频信号，并传输到所述信号发生单元、所述信号发生单元在所述倍频信号的周期内输出至少一个控制信号，所述控制信号用于导通或者截止所述第一控制开关；所述信号发生单元在所述第一控制开关为导通状态时，通过所述电压传输电路改变所述列管数据线上的LED的灰度，进而使得列管数据线能够输出更细腻的灰度，提升了显示单元的显示效果。