"52 ימי שלישי" הוא דרמה משפחתית על נערה צעירה המתמודדת עם תהליך שינוי מין שאמא עוברת במהלך השנה.
בילי היא נערה בת 16 שאחר הצהריים אחד, כשהיא חוזרת מבית הספר התיכון היא מגלה להפתעתה שעולמה עומד להשתנות מקצה לקצה: אמא שלה עומדת לעבור תהליך שינוי מין ומעכשיו היא צריכה לקרוא לה ג'יימס.
בילי שחשבה שהיא יודעת הכול על אמה ושאין להן סודות אחת מהשנייה נאלצת לעבור להתגורר עם טום, אביה החי בנפרד.
כדי לא לנתק את הקשר עם ג'יימס האם לשעבר, ולאפשר לו וגם לה להתרגל לשינוי הפיסי והנפשי שהם עומדים להתמודד איתו, הם מחליטים להיפגש מדי יום שלישי עד שתהליך השינוי יגיע לסיומו. בינתיים בילי מתיידדת עם נער ונערה, תלמידים במגמת תיאטרון וביחד עם יוצרים סרט תיעודי אישי החושף את ניסיונותיהם המיניים.
כדי לנסות ליצור תחושה ריאליסטית אמינה, הסרט עצמו צולם בסדר כרונולוגי, בימי שלישי במהלך שנה אחת שלמה, כאשר השחקנים מקבלים את התסריט ימים בודדים לפני הצילומים.
