Jedním ze způsobů, jak to udělat, by bylo $push :
db.col.update(
{ name: 'doc', 'list.id': 2 },
{$push: {'list.$.items': {id: 5, name: 'item5'}}}
)
https://docs.mongodb.org/manual/reference/operator/push/
Můžete také nahradit $push s jinými operátory, jako je (možná) $addToSet abyste získali přesné výsledky, které hledáte.