Как в Qt скрыть виджет верхнего уровня, но чтобы при этом вложенный виджет (нижнего уровня) отображался?

Судя по всему, не помешало бы добавить layout чтобы растянуть ваш дочерний виджет внутри родительского.

В конструкторе родительского виджета можно добавить:
setAttribute(Qt::WA_TranslucentBackground);

Должно помочь.

xseven, спасибо за совет=) Виджет уже растянут с помощью layout внутри родительского, просто margin большой выставлен. Чтобы все отлично заработало, нужно помимо вашей строчки добавить следующее:

setAttribute(Qt::WA_TranslucentBackground);
setWindowFlags(Qt::FramelessWindowHint);

И после этого все отлично работает.