Este drama marca a retomada da parceria entre Cacá Diegues e José Wilker, que fizeram juntos filmes como Xica da Silva e Bye Bye Brasil. Aqui, o ator é Antonio, um astrofísico brasileiro radicado nos EUA, que retorna ao País para ser homenageado e descobre estar com uma doença terminal.
O roteiro, também assinado por Diegues, segue a jornada de Antonio em busca da identidade de sua verdadeira mãe. Ao se descobrir doente, o protagonista procura o pai (Sérgio Britto), que mora num asilo. Ele diz ao filho que a mãe fora uma grande mulher. Até então, o astrofísico pensava que era um filho adotivo e ninguém sabia de suas origens. Agora tem pistas e sai em busca da identidade de sua verdadeira mãe.
O Maior Amor do Mundo alterna cenas entre o passado e o presente, ligando as duas pontas da vida do personagem. Nos flashbacks, Max Fercondini faz o papel de Antonio; Marco Ricca, o pai; e Deborah Evelyn, como a mãe adotiva, uma cantora lírica frustrada.
Investigando seu passado, Antonio descobre que suas origens estão numa favela, na região da Baixada Fluminense. Sua única pista é o nome da mulher que serviu de contato entre seu pai adotivo e a mãe biológica. Lá ele conhece uma jovem misteriosa (Anna Sophia) e um garoto ligado ao tráfico de drogas, vivido por Sérgio Malheiros.
Será esse menino quem levará Antonio até Mãe Santinha (Léa Garcia), que pode elucidar o passado do protagonista. Também na favela ele conhece a bela Luciana (Taís Araújo), com quem acaba se envolvendo.
O Maior Amor do Mundo transita entre o humanismo e a visão estilizada de mundo. Diegues busca a essência humana de seus personagens, mas eles parecem habitar um mundo pouco real. O lixão da favela, por exemplo, mais parece instalação da Bienal, com sacolinhas de lixo simetricamente dispostas. Já os moradores são como favelados de novela, pobres, porém felizes.
O drama, carregado de boas intenções, nunca concretiza a fundo a paixão de seus personagens. Antonio parece mais flutuar pela vida, sem despertar uma certa compaixão. Com O Maior Amor do Mundo Diegues pode não ter se equivocado tanto quanto em Orfeu, mas está longe de seus melhores trabalhos como Bye Bye Brasil.