Фильтрация сложного объекта внутри вложенного ng-repeat

Во-первых, вы не должны фильтровать местоположения с совпадающими данными. Используйте что-то вроде этого в фильтре search:

$scope.search = function (location) {
    var id = parseInt($scope.selectedCityId);
    return isNaN(id) || location.city_id === id || 
           location.details.some(function(d) { return d.pin === id });
};

Чтобы отобразить подробности при фильтрации по cityID, вам нужно найти родительский location и проверить, был ли он отфильтрован.

$scope.item = function (detail) {
    var id = parseInt($scope.selectedCityId);
    return isNaN(id) || detail.pin === id || locationMatches(detail, id);
};

function locationMatches(detail, id) {
    var location = locationByDetail(detail);
    return location && location.city_id === id;
}

function locationByDetail(detail) {
    var shops = $scope.shops;
    for(var iS = 0, eS = shops.length; iS != eS; iS++) {
      for(var iL = 0, eL = shops[iS].locations.length; iL != eL; iL++) {
        if (shops[iS].locations[iL].details.indexOf(detail) >= 0) {
          return shops[iS].locations[iL];
        }
      }
    }
}

ИЗМЕНИТЬ. Другим, более гибким решением было бы удалить все фильтры из ngRepeats и выполнить фильтрацию с помощью метода, который вы вызываете для ngChange текста поиска. Вот основная структура этого подхода.

myApp.controller('MyController', function($scope, $http) { 
  var defaultMenu = [];
  $scope.currentMenu = [];
  $scope.searchText = '';

  $http.get(/*...*/).then(function (menu) { defaultMenu = menu; } );

  $scope.onSearch = function() {
    if (!$scope.searchText) {
      $scope.currentMenu = defaultMenu  ;
    }
    else {
      // do your special filter logic here...
    }
  };
});

И шаблон:

<input type="text" ng-model="searchText" ng-change="onSearch()" />
<ul>
    <li ng-repeat="category in currentMenu">
      ...   
    </li>
</ul>

Я обновил ваши фильтры. Проблема в вашем search фильтре, вы проверяете только city_id, вам следует сделать следующее:

1. Проверьте, является ли введенный идентификатор city_id
2. Проверить, является ли введенный идентификатор pid дочерней детали данного местоположения

Аналогичная вещь для фильтра item:

1. Проверьте, является ли введенный идентификатор pid фильтруемой детали
2. Проверьте, является ли введенный идентификатор city_id родительского местоположения детали, переданной в

Вот рабочий jsFiddle. Надеюсь, это поможет.

Просто изменив JSON, чтобы включить city_id для детей, чтобы вам не нужно было перебирать его, чтобы получить city_id родителя, решение очень просто:

var myApp = angular.module('myApp', []);
myApp.controller('MyController', function ($scope) {
    $scope.search = function (location) {
        if (!$scope.selectedCityId)
            return true;
        //if user's input is contained within a city's id
        if (location.city_id.toString().indexOf($scope.selectedCityId) > -1)
            return true;
        for (var i = 0; i < location.details.length; i++)
            //if user's input is contained within a city's pin
            if (location.details[i].pin.toString().indexOf($scope.selectedCityId) > -1)
                return true;
    };

    $scope.item = function (detail) {
        if (!$scope.selectedCityId)
            return true;
        //if user's input is contained within a city's id
        if (detail.city_id.toString().indexOf($scope.selectedCityId) > -1)
            return true;
        //if user's input is contained within a city's pin
        if (detail.pin.toString().indexOf($scope.selectedCityId) > -1)
            return true;
    };

Измененный JSON

$scope.shops=[{"category_id":2,"locations":[{"city_id":368,"details":[{"city_id":368,"pin":627718,"state":'MH'}]}]},{"name":"xxx","category_id":1,"locations":[{"city_id":400,"region_id":4,"details":[{"city_id":400,"pin":627009,"state":'MH'},{"city_id":400,"pin":129818,"state":'QA'}]},]},];});

Если прямое изменение JSON невозможно, вы можете изменить его следующим образом в этом контроллере сразу после этого оператора $scope.shops = ...json...:

for(var i=0; i<$scope.shops.length; i++)
    for(var j=0, cat=$scope.shops[i]; j<cat.locations.length; j++)
        for(var k=0, loc=cat.locations[j]; k<loc.details.length; k++)
            loc.details[k].city_id=loc.city_id;

Рабочая скрипка: http://jsfiddle.net/87e314a0/

Я попытался облегчить понимание решения:

index.html:

<div ng-controller="MyController">
    <input type="text" ng-model="search.city_id" />
    <ul>
        <li ng-repeat="shop in shops">
          <p ng-repeat = "locations in shop.locations | filter:search.city_id" style="display: block">
              City id: {{ locations.city_id }}
              <span style="padding-left: 20px; display: block;" ng-repeat="detail in locations.details | filter:item">Pin code: {{detail.pin}}</span>
          </p>    
        </li>
    </ul>
</div>

app.js:

var myApp = angular.module('myApp', []);

myApp.controller('MyController', function ($scope) {
    $scope.shops =
[
   {
      "category_id":2,
      "locations":[
         {
            "city_id":368,
            "details": [{
                "pin": 627718,
              "state": 'MH'
            }]
         }
      ]
   },
   {
      "name":"xxx",
      "category_id":1,
      "locations":[
         {
            "city_id":400,
            "region_id":4,
            "details": [{
                "pin": 627009,
              "state": 'MH'
            },{
                "pin": 129818,
                            "state": 'QA'
            }]
         },
      ]
   },
];


});

Вот сценарий: mySolution