Jednym ze sposobów na zrobienie tego byłoby użycie $push :
db.col.update(
{ name: 'doc', 'list.id': 2 },
{$push: {'list.$.items': {id: 5, name: 'item5'}}}
)
https://docs.mongodb.org/manual/reference/operator/push/
Możesz także zastąpić $push z innymi operatorami, takimi jak (prawdopodobnie) $addToSet aby uzyskać dokładne wyniki, których szukasz.
