【愛的萬物論】把主軸放在愛的物理學，以及對物理學的愛。因紀錄片【偷天鋼索人】獲得奧斯卡最佳紀錄片獎肯定的導演詹姆士馬許（James Marsh）獲邀擔任導演，大家都認為詹姆士馬許在過去作品中強調真實人物的手法，能更細膩的述說這個故事。詹姆士馬許分享了拿到劇本時的感想：「我對史蒂芬霍金的既定印象是一個坐在輪椅上用機器說話的偉大科學家。但我很快就被安東尼麥卡登敘事的角度所吸引。他從一個很有意思的觀點切入，也就是一名女性愛上一個身體健全的男子，但接下來所愛之人被診斷出不治之症，她做出重大決定繼續跟他在一起。安東尼麥卡登以獨特的手法寫下這個動人又不凡的愛情故事，描繪出潔恩和一個行動不便的天才共同生活的樣貌，以及她在事業上、為人母、為人妻所承受的重擔，這一點很值得探索。」 這位導演深受【愛的萬物論】吸引的另一個原因是它的精神讓他想起拍攝【偷天鋼索人】的過程；這兩部電影都描寫超越傳統人類界線和限制的故事。他說：「它們有相似之處，都凸顯一種諷刺：史蒂芬的體能受限，精神上卻能無所不及。他的心智可以跨越宇宙界線，身體卻不聽使喚。」詹姆士馬許認為執導本片最重要的挑戰是：「史蒂芬霍金的故事有苦有樂，雖然一個肢體健全又前程似錦的年輕人罹患不治之症看起來很悲慘，但這不是一個悲劇。史蒂芬的性格讓他跳脫不幸；他以幽默、毅力和鬥志來對抗病魔，扭轉了這個悲劇。史蒂芬過了50年仍活著，這是一個奇蹟。」

　導演詹姆士馬許表示：「我沒有避重就輕的不談這段婚姻所面臨的困境或是疾病所帶來的折磨，因為這個愛情故事就是有這些過程才會如此深刻和啟發人心。」製片莉莎布魯絲說：「這一對不凡的男女在顯微鏡下看到了愛情和宇宙，他們發現了尋覓以久的答案，看到了滿天星